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X射線衍射儀的基本原理和構(gòu)造

2022-09-08    1634
  X射線衍射儀分為單晶衍射儀和多晶衍射儀兩種。單晶衍射儀的被測對象為單晶體試樣,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發(fā)生衍射,由對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行衍射儀,被測對象通常為粉末、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度X射線而設(shè)計的,一般通過功率在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,它可以發(fā)射熱輻射電子。在數(shù)萬伏特的高壓電場的作用下,這些電子被加速并轟擊陽極(也稱為靶)。電子束轟擊陽極靶表面的焦點呈細長矩形(稱為線焦點或線焦點),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邊的兩個出射窗觀察時,焦斑表現(xiàn)為線性光源,而當(dāng)從其它兩個出射窗觀察時,焦斑表現(xiàn)為點光源。在衍射儀中,每次安裝管時,必須區(qū)分所使用X射線出射窗是否是線聚焦方向。此外,要求測角器具有相對于目標(biāo)平面的適當(dāng)傾斜角。
 ?。?)角度計-測量角度2θ的裝置;
  測角儀是X射線衍射儀測量的核心部分,用于測量衍射角。
  工作基本原理:在試樣臺C處裝好試樣,,入射線從X射線管焦點S發(fā)出,經(jīng)入射光闌結(jié)構(gòu)系統(tǒng)A投射到一個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進入智能計步器E。S、F在同一圓周(測角儀圓)上。試樣臺和計數(shù)器設(shè)計分別固定在我們兩個選擇同軸的圓盤上,由兩個控制步進電機馬達數(shù)據(jù)驅(qū)動。不斷發(fā)展改變θ,計數(shù)器沿測角儀圓運動,接收各衍射角2θ所對應(yīng)的衍射作用強度。
 ?。?)X射線探測器.測量X射線強度的計數(shù)裝置;
  計數(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器有正比計數(shù)器探測器、閃爍計數(shù)器探測器和位置敏感比例探測器。
  (4)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)和保護系統(tǒng)。

  X射線能對人體組織造成傷害,在自己工作做好安全防護措施的同時企業(yè)也要確保防護系統(tǒng)的安全性。對設(shè)備要定期進行分析檢查維護,操作者要學(xué)習(xí)射線防護知識,同時也要接受射線職業(yè)健康檢查。

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