X射線衍射儀的基本原理和構(gòu)造
2022-09-08 1632
X射線衍射儀分為單晶衍射儀和多晶衍射儀兩種。單晶衍射儀的被測(cè)對(duì)象為單晶體試樣,主要用于確定未知晶體材料的晶體結(jié)構(gòu)?;驹恚涸谝涣尉w中原子或原子團(tuán)均是周期排列的。將X射線(如Cu的Kα輻射)射到一粒單晶體上會(huì)發(fā)生衍射,由對(duì)衍射線的分析可以解析出原子在晶體中的排列規(guī)律,也即解出晶體的結(jié)構(gòu)。
X射線單晶衍射儀
多晶衍射儀也被稱為粉末進(jìn)行衍射儀,被測(cè)對(duì)象通常為粉末、多晶體結(jié)構(gòu)金屬或高聚物等塊體納米材料。
X射線多晶衍射儀
多晶衍射儀主要由以下四個(gè)部分組成:
?。?)X射線發(fā)生器-X射線發(fā)生器;
X射線發(fā)生器由X射線管、高壓發(fā)生器、管壓力和管流量穩(wěn)定電路以及各種保護(hù)電路組成。
現(xiàn)電子衍射用的X射線管都屬于熱電子管,有密封式和轉(zhuǎn)靶式兩種。前者大的功率在2.5KW以內(nèi),視靶材料的不同而異;后者是為獲得具有高強(qiáng)度X射線而設(shè)計(jì)的,一般通過(guò)功率在10KW以上,目前常用的有9KW、12KW和18KW幾種。
X射線管基本上是真空二極管。工作原理:當(dāng)陰極被一定的電流加熱時(shí),它可以發(fā)射熱輻射電子。在數(shù)萬(wàn)伏特的高壓電場(chǎng)的作用下,這些電子被加速并轟擊陽(yáng)極(也稱為靶)。電子束轟擊陽(yáng)極靶表面的焦點(diǎn)呈細(xì)長(zhǎng)矩形(稱為線焦點(diǎn)或線焦點(diǎn)),X射線與靶表面的掠射角為3°-6°。當(dāng)從出射方向垂直于焦斑的長(zhǎng)邊的兩個(gè)出射窗觀察時(shí),焦斑表現(xiàn)為線性光源,而當(dāng)從其它兩個(gè)出射窗觀察時(shí),焦斑表現(xiàn)為點(diǎn)光源。在衍射儀中,每次安裝管時(shí),必須區(qū)分所使用X射線出射窗是否是線聚焦方向。此外,要求測(cè)角器具有相對(duì)于目標(biāo)平面的適當(dāng)傾斜角。
?。?)角度計(jì)-測(cè)量角度2θ的裝置;
測(cè)角儀是X射線衍射儀測(cè)量的核心部分,用于測(cè)量衍射角。
工作基本原理:在試樣臺(tái)C處裝好試樣,,入射線從X射線管焦點(diǎn)S發(fā)出,經(jīng)入射光闌結(jié)構(gòu)系統(tǒng)A投射到一個(gè)試樣材料表面可以產(chǎn)生不同衍射,衍射線經(jīng)接收光闌內(nèi)部系統(tǒng)B、F、G進(jìn)入智能計(jì)步器E。S、F在同一圓周(測(cè)角儀圓)上。試樣臺(tái)和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)分別固定在我們兩個(gè)選擇同軸的圓盤上,由兩個(gè)控制步進(jìn)電機(jī)馬達(dá)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。不斷發(fā)展改變?chǔ)?,?jì)數(shù)器沿測(cè)角儀圓運(yùn)動(dòng),接收各衍射角2θ所對(duì)應(yīng)的衍射作用強(qiáng)度。
(3)X射線探測(cè)器.測(cè)量X射線強(qiáng)度的計(jì)數(shù)裝置;
計(jì)數(shù)器的主要功能是將X射線光子的能量轉(zhuǎn)換成電脈沖。常用于x射線衍射儀的輻射探測(cè)器有正比計(jì)數(shù)器探測(cè)器、閃爍計(jì)數(shù)器探測(cè)器和位置敏感比例探測(cè)器。
?。?)X射線系統(tǒng)控制裝置-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、各種電氣系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)。
X射線能對(duì)人體組織造成傷害,在自己工作做好安全防護(hù)措施的同時(shí)企業(yè)也要確保防護(hù)系統(tǒng)的安全性。對(duì)設(shè)備要定期進(jìn)行分析檢查維護(hù),操作者要學(xué)習(xí)射線防護(hù)知識(shí),同時(shí)也要接受射線職業(yè)健康檢查。