多晶衍射仪在线视频

同学你好

这节课我要讲的内容是多晶衍射仪

对于X射线衍射

我们用的最多的一种设备就是X射线衍射仪

它是一种X射线衍射的装置

它采用辐射探测器

也就是计数管来代替这个底片

探测和记录衍射花样

这个方法的优点很多

比如说它快速准确

而且方便自动化程度也高

目前应用得非常广泛

这个衍射仪

它一共有几个主要部分构成

一个是X射线的发生装置

也就是咱们说那个X光管那部分

还有一部分是测角仪系统

就是记录这个

不同旋转角度的时候衍射情况的

还有一个就是探测装置

这么几个主要的组成部分

首先说一下测角仪系统

测角仪系统是衍射仪的重要组成部分

它主要是用来测量和记录

各衍射线的布拉格角

强度线性等数据的装置

这个测角仪系统我们给它划分出两个圆

一个是测角仪圆

测角仪圆的组成是样品处于圆心的位置

这是入射线的位置

这是接收器的位置

入射线和接收器都处在测角仪圆上

而聚焦圆是指

这个圆过入射线的位置

同时它的圆心是在样品的

面法线方向上

这是它聚焦的位置

所以它是由这样两个

圆构成的

由于说我们在测量过程当中

需要进行样品的转动

或者是入射线和探测器的转动

为了保证它们的聚焦关系

我们要求这样品在转动过程当中

是按照一定的规律来转动的

比如说当你样品不动的时候

我要求入射线和探测器

以相同的角速度进行转动

这时候能保证它聚焦

如果说入射线不动

样品转动

那么你探测器的转动速度就要是

样品转动速度的二倍

你比如像这个图一样

现在样品不动

你入射线的位置转动倒过来

然后这是探测器的位置

要求它俩以相同的角速度转动

这样才能够保证它的一个聚焦性

这里边还有几个附件

比如说这有S1 S2它是什么

这是咱们说的那个索拉狭缝

它可以限制

X射线在纵向方向的散射发散

也就使在纵向方向X光尽量是保持平行

还有一个狭缝是DS狭缝

DS狭缝

放在最前面的在这个位置

它是限制从X光管发散出来的X射线的角度

所以这是一个发散狭缝

还有两个一个叫做

SS就是防散射狭缝

它是用来阻挡其它射线的

还有一个叫RS狭缝就是接收狭缝

它是与探测器相连

直接探测衍射强度的

一般来讲

衍射仪采用这样两种光路系统

一个是聚焦光就发散的x射线

出来之后打到样品上聚焦

然后进行探测接收

这个是咱们说的一个聚焦光路

还有就是它从

x光管出来的x射线

是平行光

平行光它打到样品上之后

它没有聚焦直接进行

给它接收

平行光有很多优点

你比如做应力分析

做这个织构分析

它都显示非常大的优势

这一点还是应用的也越来越多

这几个狭缝的选择我们来说

一般来说发散狭缝

它决定了X射线水平方向的发散角

一般来讲你发散角越大照射的面积越大

那么它的衍射强度也就会越高

但是你发散角如果太大

就容易造成精度的下降

防散射狭缝它主要是

用来防止其它散射的X射线

它一般与DS选同一个角度

接收狭缝

接收狭缝最主要的是影响了这个分辨率

我们说一般来讲你分辨率想高的话

那我就要把接收狭缝弄的尽量小一点

这样提高它的准确性

当然你狭缝太小会造成什么效果

就是强度太低这是两方面的问题

另外一个主要部分叫辐射探测器

辐射探测器

实际上就是用来记录X光的强度的

我们称为计数管

代替了咱们说那个照相的底片的作用

这辐射探测器有三种

一种叫正比计数器

一种叫闪烁计数器和Si(Li)探测器

这么三种

这是一个正比计数器示意图

正比计数器是利用X射线对气体的电离效应

和气体放大原理设计的

一般来讲这个探测器是

圆形的圆柱形的

它中心这个细丝是一个阳极

圆筒的外壳是阴极

它在工作时候这里边充少量的

惰性气体和负电性的气体

然后加速器加有一定的稳定的直流高压

这样当你X线打到这个铍窗口

进入这个探测器的时候

它会使这个气体发生电离

电离之后

电子就向中心快速移动

然后离子向外边来移动

电子在加速运动过程当中

会与其它的气体的原子发生碰撞

再次产生电离

这样是一个连锁的这种过程

所以就会在阳极上产生电流脉冲

这个脉冲值与光子的能量成正比

我们将这个脉冲值测量出来

就反映了这个X光的能量

所以这是这个正比计数器的一个原理

还有叫闪烁计数器

闪烁计数器是由闪烁晶体

和光电倍增管组成的

和光电倍增管组成的

光电倍增管是一种真空光电器件

它可以把紫外线可见的红外辐射等

光信号转变成电信号并加以放大

这是它的那个原理

还有就叫半导体固体探测器

半导体固体探测器

是利用Si当中渗入少量的Li

形成具有特殊的P-N结的二极管

这样当X光子造出来之后

它会激发半导体中产生电子空穴对

这个产生的电子空穴对数目

与X光子能量是成正比的

所以我们就根据这个原理制造了这个半导体

固体探测器来探测入射X光的能量

这是三种典型的这种探测器的原理

这三种探测器

它的能量分辨率是有差别的

首先咱们看这是闪烁计数器

如果说有一个脉冲幅值为5.9keV的

X光子

那么闪烁计数器

它的测到的概率分布是这样一个分布

这个分布是很宽的

如果正比计数器就比它要窄一些

我们看这个半导体固体探测器

它的能量分辨率就集中在

5.9旁边的很小的一个范围内

甚至它对KαKβ都能够分辨出来

所以我们看这三种探测器当中

半导体固体探测器它的能量分辨率是最高的

也是最好的

另外在衍射仪当中现在往往还配备一个附件

叫单色器

单色器它是选用反射能力强的单晶体物质做的

它将反射能力强的这个晶面切成薄片

并弯成相应内半径为R的一个圆弧

大家注意的是

那个反射晶面的曲率半径为2R

就说你这个弯这个是R

那么它这反射晶面的曲率是2R

它俩不一样

将入射线源放在单色器的特定位置上

经反射会形成强度很高的单色x射线

这是单色器的一个应用

现在很多设备上都加了这个单色器

它能够对这个数据的净化起到很好的作用

这节课内容就给大家介绍到这里