X 光繞射與結構解析
繞射圖譜(diffractogram)
繞射圖譜就是繞射儀替你畫出的那張圖:量到的 X 光強度(計數)沿垂直軸向上,對著沿水平軸展開的散射角 2-theta 作圖。你看到的是一片地景——一排峰從緩緩起伏的背景中升起。讀繞射圖譜很像讀條碼:是譜線的整體樣式、而非任何單一譜線,告訴你材料是什麼。
訣竅在於明白繞射圖譜帶有三項各自獨立的讀數,且不把它們混為一談。峰位(每個峰落在 2-theta 何處)經布拉格定律換成晶面間距 d,給出單位晶胞的大小與形狀。峰強度(每個峰有多高)編碼了基元——晶胞裡哪些原子坐在哪裡。峰寬(每個峰多銳或多寬)則回報顯微組織——晶粒尺寸與內部應變。底下墊著一條平滑背景,來自空氣散射、樣品螢光與任何非晶(玻璃態)成分。
由於一次快速掃描就把幾何、基元與顯微組織綁在一起,繞射圖譜是 X 光實務工作的核心物件。不過要誠實看待它的本質:它是三維實況的一維投影,所以峰經常重疊,而一張漂亮乾淨的圖樣,在沒有模型可供擬合之前,仍可能無法唯一確定一個結構。
讀一張石英繞射圖譜:2-theta = 26.6 度的高峰(位置)給出 (101) 晶面的 d = 3.34 埃;它的高度(強度)標示它是最強的反射;它的窄(寬度)說明晶粒大且排列良好。
一次掃描,三項獨立讀數——位置、強度、寬度——各講故事的不同一段。
別把峰的高度讀成它的位置,也別把它的寬度讀成強度——這三項讀數回答三個不同問題(單位晶胞、基元、顯微組織)。
又稱
另見