X射線衍射儀XRD是研究物質的物相和晶體結構的主要方法。當某物質(晶體或非晶體)進行衍射分析時,該物質被X射線照射產生不同程度的衍射現象,物質組成、晶型、分子內成鍵方式、分子的構型、構象等決定該物質產生*的衍射圖譜。X射線衍射方法具有不損傷樣品、無污染、快捷、測量精度高、能得到有關晶體完整性的大量信息等優點。因此,X射線衍射分析法作為材料結構和成分分析的一種現代科學方法,已逐步在各學科研究和生產中廣泛應用。
X射線衍射儀XRD的形式多種多樣,用途各異,但其基本構成很相似,為衍射儀的基本構造原理圖,主要部件包括4部分。
(1)高穩定度X射線源
提供測量所需的X射線,改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長,調節陽極電壓可控制X射線源的強度。
(2)樣品及樣品位置取向的調整機構系統
樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
(3)射線檢測器
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或計算機處理系統可以得到多晶衍射圖譜數據。
(4)衍射圖的處理分析系統
現代衍射儀都附帶安裝有衍射圖處理分析軟件的計算機系統,它們的特點是自動化和智能化。
X射線衍射儀XRD同無線電波、可見光、紫外線等一樣,本質上都屬于電磁波,只是彼此之間占據不同的波長范圍而已。X射線的波長較短,大約在10-8~10-10cm之間。X射線分析儀器上通常使用的X射線源是X射線管,這是一種裝有陰陽極的真空封閉管,在管子兩極間加上高電壓,陰極就會發射出高速電子流撞擊金屬陽極靶,從而產生X射線。當X射線照射到晶體物質上,由于晶體是由原子規則排列成的晶胞組成,這些規則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數量級,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的衍射樣,這就是X射線衍射的基本原理。