X射線衍射儀是一種用于研究物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和性質(zhì)的儀器。它通過(guò)測(cè)量物質(zhì)對(duì)X射線的衍射強(qiáng)度和方向,來(lái)確定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)和晶格參數(shù)等信息。X射線衍射儀主要由以下幾個(gè)部分組成:
1、X射線源:X射線源是核心部分,它產(chǎn)生并發(fā)射X射線。常見(jiàn)的X射線源有放射性同位素源(如鉬靶)和電子束源(如熱陰極燈絲)。
2、樣品臺(tái):樣品臺(tái)用于放置待測(cè)樣品,可以是單晶樣品、粉末樣品或薄膜樣品等。樣品臺(tái)通常可以沿三個(gè)軸(即X、Y、Z軸)進(jìn)行精確移動(dòng),以便調(diào)整樣品的位置。
3、檢測(cè)器:檢測(cè)器用于接收經(jīng)過(guò)樣品衍射后的X射線,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常見(jiàn)的檢測(cè)器有閃爍計(jì)數(shù)器、位置靈敏探測(cè)器和能量色散探測(cè)器等。
4、光學(xué)系統(tǒng):光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直器、聚焦鏡和反射鏡等組件,用于將X射線聚焦到樣品上,并將衍射后的X射線引導(dǎo)到檢測(cè)器上。
5、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng):數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集檢測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)有計(jì)算機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集卡和專用的衍射儀軟件。
6、控制與操作系統(tǒng):控制與操作系統(tǒng)用于控制整個(gè)X射線衍射儀的運(yùn)行,包括X射線源的啟動(dòng)和關(guān)閉、樣品臺(tái)的移動(dòng)、檢測(cè)器的調(diào)節(jié)等。此外,它還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,提高實(shí)驗(yàn)效率。
X射線衍射儀的主要功能如下:
1、確定晶體結(jié)構(gòu):通過(guò)測(cè)量衍射峰的位置和強(qiáng)度,可以計(jì)算出物質(zhì)的晶胞參數(shù)(如晶胞尺寸、晶胞形狀等),從而確定其晶體結(jié)構(gòu)。
2、表征晶格畸變:通過(guò)測(cè)量衍射峰的寬化程度,可以了解物質(zhì)晶格中的畸變情況,如晶格應(yīng)變、晶格缺陷等。
3、分析相變過(guò)程:通過(guò)監(jiān)測(cè)樣品在不同溫度或壓力下的衍射峰變化,可以了解物質(zhì)的相變過(guò)程,如固液相變、固氣相變等。