环保工程师基础知识辅导：X射线衍射原理

【网络综合 - 注册环保工程师】
1913年英国物理学家布拉格父子（W.H.Bragg，W.L.Bragg）在劳厄发现的基础上，不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格方程：2d sinθ=nλ
　　式中λ为X射线的波长，n为任何正整数。
　　当X射线以掠角θ（入射角的余角）入射到某一点阵晶格间距为d的晶面上时（图1），在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。布拉格方程简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。当X射线波长λ已知时（选用固定波长的特征X射线），采用细粉末或细粒多晶体的线状样品，可从一堆任意取向的晶体中，从每一θ角符合布拉格方程条件的反射面得到反射，测出θ后，利用布拉格方程即可确定点阵晶面间距、晶胞大小和类型；根据衍射线的强度，还可进一步确定晶胞内原子的排布。这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐（Debye—Scherrer）法（图2a）的理论基础。而在测定单晶取向的劳厄法中（图2b）所用单晶样品保持固定不变动（即θ不变），以辐射束的波长作为变量来保证晶体中一切晶面都满足布拉格方程的条件，故选用连续X射线束。如果利用结构已知的晶体，则在测定出衍射线的方向θ后，便可计算X射线的波长，从而判定产生特征X射线的元素。这便是X射线谱术，可用于分析金属和合金的成分。注册环保工程师