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[专著翻译]几种常见的衍射几何

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缘起:一直都是用Bragg-Branteno几何,后来换了毛细管透射几何,有很多问题都不明白,有幸看了“Underneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials”一书的部分内容,受益良多,于是将该书的125-127页译成中文,与大家交流。本人水平有限,如有错误请大家指正。


IP属地:天津1楼2012-11-11 16:29回复
    KlugAlexander (1974) 详细研究了不同的粉末衍射仪的衍射几何。在此我们将比较不同光源测定PDFpair distribution function)函数时,这几种衍射几何的共同点和差异。

    图一

    图二

    图三
    


    IP属地:天津2楼2012-11-11 16:31
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      密封X射线管和旋转阳极实验室光源都是高发散的。使用仲聚焦(parafocusing) Bragg-Brentano几何(图一)可以使散射强度大幅提高,即使这种提高在低角更明显,而低Q区域的信息并非研究PDF的关键。图示为一个平板对称(theta-2theta)反射几何。Bragg-Brentano通常与实验室光源联用。不过如果采用平行探测器体系(比如线或面PSD探测器以及IP照相机),采用柱状对称几何将更加合适。平板对称透射几何也可以精确测定散射强度(图二)。平板几何相比毛细管几何(图三)的优势在于有大量样品被X射线照到,同时来自样品架的寄生散射也不会很强,因此安置样品比较容易。最后,吸收校正可以用简单的解析表达式描述各个方向上的样品吸收(附录5.2)。选择采用反射几何还是透射几何取决于样品的透明度。另外就仲聚焦的性质而言,反射几何的优点在于吸收和样品有效体积可以自动进行部分校正(如果样品无限厚,或者对X射线完全吸收则可以完全自动校正)。后面几条优点使得反射几何有时也用在同步辐射光源的仪器上,即使平行光的应用使得仲聚焦不再有价值。


      IP属地:天津3楼2012-11-11 16:32
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        如果样品是明显透明的,也就是通常使用高能X射线时,透射几何能得到较强的散射强度,特别是在高角处,此处射线的覆盖范围是透射模式中最大的。高角处获得较强的散射强度是重要决定因素,因此这种衍射几何通常用在同步辐射的高能散射中。与反射几何相比,它更能防止校准误差的出现,尤其是低角处。


        IP属地:天津4楼2012-11-11 16:33
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          制备好的样品应该是厚度均一且没有孔洞的。厚度可以适当调整,不过在透射几何中,最佳的条件是样品吸收系数(对应于实验采用的X射线能量)mt,约等于0.5。对于原子数低的样品,在60KeV X射线的能量条件下想达到这一标准,样品厚度必须达到厘米级。若如此,则样品厚度又将受制于其他因素,例如分辨率和实验的物理几何。在透射几何中,通常样品厚度应该避免超过5mm


          IP属地:天津5楼2012-11-11 16:33
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            应当注意,在衍射角极限处,射线的照射范围不能超过样品表面区域的边缘。(图一和图二)反射模式低角度时这种问题尤其棘手,这将导致样品强度的角度依赖性下降,从而导致校正困难。一种解决方案是在低角采用透射几何而在高角采用反射几何。这就意味着得到的数据应该在重叠处合理的匹配。如果对每组数据分别做了正确的吸收和有效体积(也叫测量体积)校正,就可以成功进行匹配了。另一种解决方案就是干脆忽略低角区的问题。这会导致部分数据无效,不过无效的数据只存在于很低的Q区域,不会对傅里叶变换造成很大影响。当然,在精确测量时应避免采用这种方法。如果全部采用对称透射几何收集数据,上述问题就不存在了。这再一次使得对称透射成为同步辐射实验中最值得采用的衍射几何。


            IP属地:天津6楼2012-11-11 16:34
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              暂时就这些,欢迎交流讨论。


              IP属地:天津7楼2012-11-11 16:35
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                小生出来报道,请问楼主有Underneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials的电子版么?可否发一个给我?


                8楼2012-12-02 13:49
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