Tn x ray diffraction and characterization materials 2017 09
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.39 MB, 193 trang )
THỰC NGHIỆMC NGHIỆMM
NHIỄU XẠ TIA X & CAC PHƯƠNG PHÁP U XẠ TIA X & CAC PHƯƠNG PHÁP TIA X & CAC PHƯƠNG PHÁP NG PHÁP
NGHIÊN CƯU VẬT LIỆUT LIỆUU
TS. Trần Văn Khảin Văn Khảii
Khoa Công Nghệ Vật Liệu Vật Liệut Liệ Vật Liệuu
Đại học Bách Khoa TpHCMi học Bách Khoa TpHCMc Bách Khoa TpHCM
ĐT: 0120 3327675
Email:
NỘI DUNGI DUNG
I. MỤC ĐÍCHC ĐÍCH
II. LÝ THUYẾTT
III. TÍNH NĂNG THIẾTT BỊ
IV. THỰC HÀNH THÍ NGHIỆMC HÀNH THÍ NGHIỆUM
V. NỘI DUNGI DUNG BÁO CÁO
X-Ray diffraction (XRD)
■ Diffraction: Bragg’s Law
■ Crystal Structure Determination
Elements of X-Ray Diffraction
B.D. Cullity & S.R. Stock
Prentice Hall, Upper Saddle River (2001)
X-Ray Diffraction: A Practical Approach
C. Suryanarayana & M. Grant Norton
Plenum Press, New York (1998)
Why XRD ?
• XRD is a nondestructive technique.
• To identify crystalline phases and orientation of a single crystal
or grain.
• To determine structural properties: Lattice parameters (10-4Å),
strain, grain size, expitaxy, phase composition, preferred orientation
(Laue), order-disorder transformation, thermal expansion.
• Measure the average spacings between layers or rows of atoms
• To measure thickness of thin films and multi-layers.
• To determine atomic arrangement.
• Find the crystal structure of an unknown materials
• Detection limits: ~3% in a two phase mixture; can be ~ 0.1%
with synchrotron radiation.
The Structure of Crystalline Solids
(Hình dạng ơ mạng cơ sở)
(Hệ tinh thể)
(Lập phương-P)
(Sáu phương-P)
(Bố phương-P)
(Quan hệ giữa các trục)
(Quan hệ giữa các góc)
The Structure of Crystalline Solids
(Ba phương-P)
(Trực thoi-P)
(Một nghiêng-P)
(Ba nghiêng-P)
The 14 Crystal (Baravais) Lattices
(Lập phương-P)
(Sáu phương-P)
(Bố phương-P)
(Trực thoi-P)
(Một nghiêng-P)
(Ba phương-P)
(Ba phương-P)
● Crystal geometry equations for XRD
● d-spacings and Miller indices
Crystal geometry equations for XRD
d-spacings and Miller indices
What is X-ray Diffraction
Production of X-rays
X-rays are produced whenever high-speed electrons collide with a metal target. A
source of electrons – hot W filament, a high accelerating voltage between the
cathode (W) and the anode and a metal target, Cu, Al, Mo, Mg. The anode is a
water-cooled block of Cu containing desired target metal.
BRAGG’S LAW OF DIFFRACTION
BRAGG’S LAW OF
DIFFRACTION
• Hiệu quang trình giữa hai tia nhiễu xạ trên hai mặt
P1 và P2 là:
δ = BC + CD ⇒ δ = 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ δ = 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ CAsinθ hay δ = 2dsinθ θ hay δ = 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ dsinθ hay δ = 2dsinθ θ
• Để có cực đại nhiễu xạ thì: δ = nθ hay δ = 2dsinθ λ; trong đó: nθ hay δ = 2dsinθ là
số ngun, λ là bước sóng của tia X
• Vậy ta có cơng thức Bragg: nθ hay δ = 2dsinθ λ = 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ dsinθ hay δ = 2dsinθ θ
Recall the interplanar spacings (dhkl) for the 7
crystal ystal systems
Selection / Extinction Rules
Bravais Lattice
SC
BCC
FCC
DC
Allowed Reflectionθ hay δ = 2dsinθ s
All
(h + k + l) even
h, k and l unmixed
h, k and l are all odd
Or
all are even
& (h + k + l) divisible by 4
h2CAsinθ hay δ = 2dsinθ + k2CAsinθ hay δ = 2dsinθ + l2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
SC
FCC
1
100
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
110
3
111
111
4
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 00
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 00
5
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 10
6
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 11
BCC
DC
110
111
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 00
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 11
7
8
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 0
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 0
9
300, 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 1
10
310
11
311
311
12CAsinθ hay δ = 2dsinθ
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
13
32CAsinθ hay δ = 2dsinθ 0
14
32CAsinθ hay δ = 2dsinθ 1
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 0
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 0
310
311
2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
32CAsinθ hay δ = 2dsinθ 1
15
16
400
17
410, 32CAsinθ hay δ = 2dsinθ 2CAsinθ hay δ = 2dsinθ
18
411, 330
19
331
400
400
400
411, 330
331
331
SCHERRER FORMULA-Crystalline size
