x射線衍射研究方法有哪幾種

1. x射線有哪些特點各種衍射方法有何不同

物理特性
1、穿透作用。X射線因其波長短，能量大，照在物質上時，僅一部分被物質所吸收，大部分經由原子間隙而透過，表現出很強的穿透能力。X射線穿透物質的能力與X射線光子的能量有關，X射線的波長越短，光子的能量越大，穿透力越強。X射線的穿透力也與物質密度有關，利用差別吸收這種性質可以把密度不同的物質區分開來。
2、電離作用。物質受X射線照射時，可使核外電子脫離原子軌道產生電離。利用電離電荷的多少可測定X射線的照射量，根據這個原理製成了X射線測量儀器。在電離作用下，氣體能夠導電；某些物質可以發生化學反應；在有機體內可以誘發各種生物效應。
3、熒光作用。X射線波長很短不可見，但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時，可使物質發生熒光（可見光或紫外線），熒光的強弱與X射線量成正比。這種作用是X射線應用於透視的基礎，利用這種熒光作用可製成熒光屏，用作透視時觀察X射線通過人體組織的影像，也可製成增感屏，用作攝影時增強膠片的感光量。
4、熱作用。物質所吸收的X射線能大部分被轉變成熱能，使物體溫度升高。
5、干涉、衍射、反射、折射作用。這些作用在X射線顯微鏡、波長測定和物質結構分析中都得到應用。

化學特性
1、感光作用。X射線同可見光一樣能使膠片感光。膠片感光的強弱與X射線量成正比，當X射線通過人體時，因人體各組織的密度不同，對X射線量的吸收不同，膠片上所獲得的感光度不同，從而獲得X射線的影像。
2、著色作用。X射線長期照射某些物質如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，可使其結晶體脫水而改變顏色。

生物特性
X射線照射到生物機體時，可使生物細胞受到抑制、破壞甚至壞死，致使機體發生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變。不同的生物細胞，對X射線有不同的敏感度，可用於治療人體的某些疾病，特別是腫瘤的治療。在利用X射線的同時，人們發現了導致病人脫發、皮膚燒傷、工作人員視力障礙，白血病等射線傷害的問題，在應用X射線的同時，也應注意其對正常機體的傷害，注意採取防護措施。

2. X射線的衍射方法有

X射線衍射的方法

X射線衍射的方法有很多。
按使用的樣品可分為：單晶法和多晶粉末法；
按記錄檢測方法可分有：照相法和衍射譜儀（計算器）法。

最基本的X射線衍射方法有三種：平板照相法、旋晶法和多晶粉末法。

1、平板照相法（平面底片法）
2、園筒底片法（又叫回轉照相法或旋晶法）
（1）、回轉照相法
（2）、魏森堡（Weissenberg）照相法
（3）、多晶粉末德拜-謝樂照相法
（4）、多晶粉末衍射儀法
（5）、其它X射線衍射儀
a、計算機自動控制的四圓單晶衍射儀
b、轉靶X射線衍射儀
c、面探測器X射線衍射儀
d、同步輻射衍射分析

3. X射線衍射儀法

X射線主要被原子中緊束縛的外層電子所散射。X射線的散射可以是相乾的(波長不變)或非相乾的(波長變)。相干散射的光子可以再進行相互干涉並依次產生一些衍射現象。衍射出現的角度(θ)可以與晶體點陣中原子面間距(d)聯系起來，因此X射線衍射花樣可以研究寶玉石的晶體結構和進行物相鑒定。

一、X射線的產生及其性質

X射線是波長約0.01～100 Å的電磁波。用於測定晶體結構的X射線，波長為0.50～2.50Å，這個波長范圍與晶體點陣面的間距大致相當。波長太長(＞2.50Å)，樣品對X射線吸收太大；波長太短(＜0.50Å)，衍射線過分集中在低角度區，不易分辨。晶體衍射所用的X射線，通常是在真空度約為10^-4Pa的X射線管內，由高電壓加速的一束高速運動的電子，沖擊陽極金屬靶面時產生。由X射線管產生的X射線包含兩部分：一部分是具有連續波長的「白色」X射線，另一部分是由陽極金屬材料成分決定的、波長一定的特徵X射線，如Cu靶的X射線波長λ_CuKαl=1.5418 Å。

二、X射線衍射的原理—布拉格(Bragg)方程

晶體的空間點陣可劃分為一族平行而等間距的平面點陣(hkl)。同一晶體不同指標的晶面在空間的取向不同，晶面間距d_(hkl)也不同。X射線入射到晶體上，對於一族( hkl)平面中的一個點陣面1來說，若要求面上各點的散射線同相，互相加強，則要求入射角θ和衍射角θ′相等，入射線、衍射線和平面法線三者在同一平面內，才能保證光程一樣，如圖13-1-1所示。平面1，2，3，相鄰兩個平面的間距為d_(hkl)，射到面1 上的X射線和射到面2上的X射線的光程差為MB+BN，而MB=BN=d_(hkl)sinθ光程差為2d_(hkl)sinθ。根據衍射條件，只有光程差為波長的整數倍時，它們才能互相加強而產生衍射。由此得布拉格方程：

圖13-1-3 多晶衍射儀原理

各種物相的粉末圖都有其特點，純化合物的粉末圖各不相同，正如人的指紋一樣，每一種晶體都有它自己的一套特徵的「d-I」數據。照相法和衍射儀法各有優缺點，前者需要的樣品少，一般為 5～10mg，後者一般需要0.5g 以上的樣品。但它簡便快速，靈敏度和精確度都高，因此是寶玉石鑒定的好方法。晶體的X光衍射圖的橫坐標衍射角為2θ，對應衍射角θ可求d值，縱坐標表示強度I。根據特徵的「d-I」數據可以查手冊或X射線衍射資料庫。例如送來鑒定的綠色透明的玉石戒面，利用X 射線多晶衍射儀法鑒定獲得衍射圖13-1-4，d(I)為：4.30(70)，2.92(100)，2.83(90)，2.49(70)和2.42(60)Å。根據此數據查礦物X射線粉晶手冊(中科院貴陽地球化學研究所，1978年)可知該玉石戒面是翡翠。

圖13-1-4 翡翠戒面的X射線衍射圖

四、X射線衍射儀法在寶玉石鑒定中的應用

X射線衍射儀是鑒定玉石的好方法，它可以不破壞樣品，如翡翠、角閃石玉、石英岩玉等做的戒面，耳環和小的掛件等玉石都可以用X射線衍射儀法進行非破壞性的物相鑒定。對於大的玉石雕刻件或寶石則只能破壞樣品，碾成粉晶樣品(大約0.5克)，再用X射線衍射儀法或照相法進行物相鑒定。

4. x射線衍射法的原理

原理：將具有一定波長的X射線照射到結晶性物質上時，X射線因在結晶內遇到規則排列的原子或離子而發生散射，散射的X射線在某些方向上相位得到加強，從而顯示與結晶結構相對應的特有的衍射現象。

波長λ可用已知的X射線衍射角測定，進而求得面間隔，即結晶內原子或離子的規則排列狀態。將求出的衍射X射線強度和面間隔與已知的表對照，即可確定試樣結晶的物質結構，此即定性分析。從衍射X射線強度的比較，可進行定量分析。

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x射線衍射法的社會背景：

自1912年勞厄等發現硫酸銅晶體的衍射現象的100年間，X射線衍射這一重要探測手段在人們認識自然、探索自然方面，特別在凝聚態物理、材料科學、生命醫學、化學化工、地學、礦物學、環境科學、考古學、歷史學等眾多領域發揮了積極作用，新的領域不斷開拓、新的方法層出不窮。

特別是同步輻射光源和自由電子激光的興起，X射線衍射研究方法仍在不斷拓展，如超快X射線衍射、軟X射線顯微術、X射線吸收結構、共振非彈性X射線衍射、同步輻射X射線層析顯微技術等。這些新型X射線衍射探測技術必將給各個學科領域注入新的活力。