X射線漫散射

單色X 射線入射到具有周期性規則排列的理想點陣的晶體上時,在符合布喇格衍射條件(見X射線衍射)的方向上會出現明銳的衍射峰。

X射線漫散射

如果點陣排列與規則的排列有某些偏離,或者一些原子集團按某種規律分布於晶體點陣中,這時在衍射峰周圍會出現較大區域的漫散射圖樣(衛星斑點、弧線、條紋等花樣),這種散射稱X射線漫散射。主要有下列數種。
熱漫散射 實際晶體中點陣的熱振動使點陣結點中原子偏離平衡位置,點陣平面不再是嚴格的理想平面,因此倒易陣點也不是嚴格的幾何點而擴展成體積有一定大小的區域。點陣熱振動除了使布喇格衍射峰強度降低外,還出現與熱振動對應的特殊的漫散射圖樣。熱漫散射強度一般只有對應的衍射峰強度的百分之一到萬分之一。點陣熱振動是許多頻率和傳播方向不同的彈性波的疊加。每一組彈性波都對 X射線散射作出貢獻,因此熱漫散射圖樣是鄰近正常衍射斑點的一些強度不均勻的散射區圖樣的疊加。根據熱漫散射圖樣可以測定晶體的彈性常數、德拜特徵溫度和彈性振動頻譜(點陣振動譜)。
結構缺陷漫散射 點陣排列的不規則性可以由於各種結構的欠完整性引起。不同的結構缺陷導致不同的漫散射圖樣,可用此來研究各種結構缺陷的類型、程度和起因。
層狀結構一維無序漫散射 層狀結構化合物和密堆積結構化合物的晶體結構是由全同的平行原子面按一定規律的堆垛方式一層層地沿一個方向堆垛而成。若堆垛次序出現錯亂,則某幾列倒易陣點及對應的衍射斑點沿結構層的倒易方向(層面法線)伸長或在該方向形成不均勻漫散帶花樣。這種一維無序缺陷在層狀結構化合物(如SiC、ZnS、CdI2和雲母等)中較普遍。
有序固溶體漫散射 多元合金固溶體在一定的溫度和組成條件下各類原子不是完全無序地分布的。若在整個結構內原子有序排列,稱長程式;若只存在許多區域性的有序化結構,則為短程式。長程式固溶體的X射線衍射圖樣上呈現超結構的衍射峰;而短程式固溶體衍射圖上出現強度不均勻分布的漫散背景。可由此測定固溶體的長程有序度、短程式參量和原子類聚狀況。
原子偏析漫散射 高溫下溶質原子較均勻地分布於固溶體晶體中。冷卻到較低溫度時溶質原子有可能偏析成為按一定結晶學方向分布的小片,在X射線衍射圖樣上出現衍射斑點附近的漫散條紋、環和斑點。可用於研究合金的時效硬化和脫溶析出相的結構和分布。
點陣缺陷漫散射 層錯、位錯、空位和間隙原子等點陣缺陷均能產生漫散射。一般這種溫散射是相當弱的。1947年中國物理學家黃昆從理論上研究了稀釋固溶體中原子半徑與基體原子不同的外來原子在點陣位置間作無規分布時晶體點陣的畸變及其產生的X 射線漫散射,這種散射稱為黃昆散射。

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