X射線衍射儀是一種利用X射線衍射原理來精確測定物質的晶體結構、織構及應力,進行物相分析、定性分析、定量分析的儀器。其基本原理是:當一束X射線照射到晶體物質上時,由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成,這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級,故由不同原子散射的X射線相互干涉,在某些特殊方向上產生強X射線衍射。衍射線在空間分布的方位和強度與晶體結構密切相關,不同的晶體物質具有自己獨t的衍射圖樣。通過分析這些衍射圖樣,可以獲得物質的晶體結構信息。
1、X射線產生裝置:這是核心部分,用于產生高能X射線。常用的X射線產生方法有兩種:一是利用X射線管產生X射線,二是利用同步輻射裝置產生X射線。X射線管原理是電子經過高壓電場加速形成高能電子,在與靶材相互作用時,產生X射線。同步輻射裝置則是通過將高能電子或帶電粒子引導到電磁場中,使其在磁場中作周期性的偏轉運動,從而產生同步輻射。
2、樣品臺:樣品臺是用來放置待測試樣品的部分,它具有可移動性和旋轉性,以便于調整樣品在X射線束中的位置和角度。樣品臺通常由一塊堅固且平整的基座、夾持樣品的架子以及樣品的旋轉裝置組成,可以在多個方向上進行調整,以滿足不同的實驗需要。
3、射線檢測裝置:射線檢測裝置用于檢測衍射強度或同時檢測衍射方向,通過儀器測量記錄系統(tǒng)或計算機處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。
4、衍射圖的處理分析系統(tǒng):都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統(tǒng),它們的特點是自動化和智能化。這些系統(tǒng)可以對衍射圖譜進行定性分析和定量分析,測定譜線的積分強度(峰強度)和峰位,以及測定譜線強度隨角度的變化關系,從而獲得晶體結構的信息。
5、測角儀:測角儀是測量角度2θ的裝置,它與探測器等都是X射線衍射儀中非常關鍵的組成部分。測角儀的制作較為復雜,直接影響實驗數(shù)據(jù)的精度。
6、控制系統(tǒng):包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和各種電氣系統(tǒng)、保護系統(tǒng)等,用于控制整個X射線衍射儀的運行。
此外,X射線衍射儀還可能配備有濾波片或單色器,用于去除不需要的射線成分,如Kβ射線,以確保使用單色X射線進行衍射分析。