八、X射线衍射其它应用
八、X射线衍射其它应用
谱线宽化 >几何宽化效应（仪器宽化效应） >物理宽化效应 ·细晶宽化 ·显微畸变宽化（微观应变) B.=Bpartictestrain 2
谱线宽化 几何宽化效应（仪器宽化效应） 物理宽化效应 • 细晶宽化 • 显微畸变宽化（微观应变） 2
谱线宽化 B.=BparticleBstrain Kλ +n tan O Dcose 干涉函数 E=-cot0△0 1G(9nki)2≈ (πe1)2 M,2 sin2(πN1e1) o=Ee=EBcoteθ/4 Bhkl≈0.892/(Dhkicosθ) osoo'g 7 月cs9-+7n0 KAD sin
谱线宽化 3 𝐺(𝑔ℎ𝑘𝑙) 2 ≈ 𝑠𝑖𝑛2 𝜋𝑁1𝜀1 (𝜋𝜀1) 2 (𝑁2𝑁3) 2 干涉函数 βℎ𝑘𝑙 ≈ 0.89𝜆/(𝐷ℎ𝑘𝑙𝑐𝑜𝑠θ) ε = −𝑐𝑜𝑡θΔθ σ = 𝐸·ε = 𝐸β𝑐𝑜𝑡θ/4
谱线宽化 D=元/(Bc0sθ) Mikrostruktur 10 nm Mikrostruktur>1μm 4
谱线宽化 4 𝐷 = 𝜆/(β𝑐𝑜𝑠θ)
非晶材料X射线分析 (a)27℃ 10 20 30 40 50 60 (6)60C (a (a)方石英(SiO2)晶体结构； (b)石英玻璃(SiO,)无规则网络结构 30 40 50 60 (图中只画出四面体中的三个氧离子) (eZ)I (c)100C 30 60 (d)120C 30 60 28() 非晶Si0,(玻璃)X射线衍射谱图 聚乙烯X射线衍射谱图 5
非晶材料X射线分析 非晶SiO 5 2（玻璃）X射线衍射谱图 聚乙烯X射线衍射谱图 （a）方石英（SiO2）晶体结构； （b）石英玻璃（SiO2）无规则网络结构 （图中只画出四面体中的三个氧离子）
非晶材料X射线分析 差分线 非晶峰 背景散射 Theta(deg) 计算结晶度的公式： ∑1。 ×100% ∑1。+∑Ia 式中：∑1。为结晶部分的衍射强度：∑1。为非晶部分的散射强度。 6
非晶材料X射线分析 6 % 100% c a c I I I x 计算结晶度的公式： 式中： I c 为结晶部分的衍射强度； I a 为非晶部分的散射强度
小角散射 ·小角X射线散射（SAXS)通常指20<5°时 的漫散射现象，其物理本质在于散射体和 周围介质的电子密度存在差异。 SolA ∑A,=4∑exp(-i2ms·ro As)=Jp(r）exp(-i2πs·rdh
小角散射 • 小角X射线散射（SAXS）通常指2θ<5°时 的漫散射现象，其物理本质在于散射体和 周围介质的电子密度存在差异。 7 O A s s S/ S0 / r S0 / S0 / Aj A0 exp(i2 s rj ) V A(s) (r)exp( i2 s r)dr
小角散射 λ d sin= 2sin 0 2d Small-Angle Supramolecular Envelope λ=1.54d=2.5A0=18° Bragg's law: λ=1.54d=5A0=9° sin0=λ/2d λ=1.54d=10A0=4.5° small 0 large d large e small d λ=1.54d=20A0=2.2° Wide-Angle-Atomic/Molecular Lattice 8
小角散射 8 d d 2 , sin 2sin = 1.54 d = 2.5Å = 18 = 1.54 d = 5Å = 9 = 1.54 d = 10Å = 4.5 = 1.54 d = 20Å = 2.2
小角X射线散射研究的几种常见体系 ·生物大分子（蛋白质、核酸） 胶体分散体系（溶胶、凝胶、表面活性剂缔 合结构) 聚合物溶液，结晶取向聚合物（工业纤维、 薄膜)，嵌段聚合物 ·溶致液晶、液晶态生物膜、 囊泡、脂质体 9
小角X射线散射研究的几种常见体系 • 生物大分子(蛋白质、核酸) • 胶体分散体系(溶胶、凝胶、表面活性剂缔 合结构) • 聚合物溶液，结晶取向聚合物(工业纤维、 薄膜)，嵌段聚合物 • 溶致液晶、液晶态生物膜、囊泡、脂质体 9
小角散射 稀粒子体系： 各个粒子的位置互不关联，总强度为各个粒子 独立贡献之和 Guinier Law)成立的条件： 1.q远小于1/Rg 2.体系很稀，粒子独立散射 3.粒子无规取向，体系各向同性 4.基体（溶剂）密度均匀 10
小角散射 10 Guinier Law成立的条件： 1. q远小于1/Rg 2. 体系很稀，粒子独立散射 3. 粒子无规取向，体系各向同性 4. 基体(溶剂)密度均匀 稀粒子体系： 各个粒子的位置互不关联，总强度为各个粒子 独立贡献之和