粉晶X射线衍射在矿物岩石学研究中的应用

文章简单介绍了粉晶X射线衍射在岩石矿物学研究中的主要应用.指出粉晶X射线衍射不仅在矿物的定性/定量分析、晶胞参数测定、类质同像研究、多型研究、有序/无序结构研究、岩组学研究等传统领域继续发挥着重要作用,在矿物结晶过程和相转变研究、矿物表面物相研究、矿物缺陷研究和矿物晶体结构测定等新领域也展现出广阔的应用前景.     

X射线晶体衍射实验

X射线及其通过晶体时衍射现象的发现是二十世纪物理学的伟大研究成果之一。作为近代物理实验的重要组成部分,X射线晶体衍射实验除了验证X射线和晶体的基本性质外,对于晶体(特别是固体)材料的研究、控制和改进生产工艺过程,具有非常重要的应用价值。自从X射线被发现,和X射线的一系列的实验出现以后,人类对物质结构的认识发生了质的飞跃,它不但推进了物理学的发展,而且也使化学、地质学、天文学、医学、工艺学等等许多科学领域得到新的重大的发展。近年来特别对生物化学的发展也起了重要的作用。作为这样一个重要的近代物理实验,了解它的发生、发展背景和它在现代科学发展过程中的作用。对于更好的学习和做好X射线晶体衍射实验,和进一步创造性工作是有意义的。     

纪念劳厄发现X射线衍射90周年学术报告会简讯

20 0 2年是劳厄 (MaxVonLaue)发现晶体X射线衍射 90周年 .劳厄的这一发现是 2 0世纪物理学的一件意义深远的大事 ,使物理学中关于物质结构和研究领域从宏观进入微观 ,从经典过渡到现代 ,发生了质的飞跃 .同时 ,X射线衍射的发现和研究对生物、材料科学和化学的发展起到了巨大的推动作用 .中国物理学会和中国晶体学会为纪念劳厄发现X射线衍射 90周年 ,由中国科学院物理研究所于 2 0 0 2年 12月 10日召开了学术报告会 ,会议邀请了部分院士、专家和广大同行 ,就X射线衍射的发现、发展历程 ,最新进展和研究展望以及在相关领域的应用进行了广泛…     

X 射线晶体学的百年辉煌

自1912 年劳厄发现X 射线晶体衍射现象,小布拉格开创X 射线晶体学以来,已经过去 了100 年。这一发现,对人类科学的发展,特别是微观科学的影响至为巨大,具有里程碑的意义。 在这100 年中,X 射线晶体学发展迅速,成果累累。本文按主要实验技术的发展将100 年大致分 为四个阶段,从单晶体衍射、多晶体衍射和X 射线光谱三个方面简述其主要进展和影响。并简单 概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大 影响。最后,还预期了晶体学领域的一些可能发展,包括无比强大的光源–硬X射线自由电子激光、 多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、三维X 射线衍射显微学等领域。     

福建寿山黑田与坑头黑的谱学与矿物学研究

寿山石是我国国石候选石之一,也是四大图章石之首。寿山石中黑田为黑色田黄石,是田黄中的特殊品种,产于寿山溪两旁的田地中。母源区坑头占的位置产有黑色坑头石。本文将黑田与母源区的黑色坑头石(坑头黑)进行对比研究,采用X射线粉晶衍射(XRD)、红外吸收光谱(IR)、激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)和扫描电镜(SEM)对它们的矿物成分、红外吸收峰特征、颜色成因以及矿物的微区形貌特征进行对比研究。测试结果显示,黑田与坑头黑的矿物成分不同,红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明坑头黑以地开石为主;另外,X射线粉晶衍射分析表明坑头黑中可含有杂质矿物如叶蜡石、伊利石、黄铁矿和石英。而红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明黑田的主要成分为地开石或者珍珠陶石;另外,X射线粉晶衍射分析表明黑田中含有少量的硫磷铝锶矿和镁硫铁矿。黑田与坑头黑的矿物微形貌也存在差异,黑田矿物晶粒大小不一致、片状晶体颗粒边缘圆化,说明黑田中矿物晶体曾遭受过水岩反应的溶蚀改造作用。而坑头黑中地开石结晶程度良好,晶粒呈片状,边棱尖锐,晶体颗粒大小较为一致,说明坑头黑为原生矿。根据LA-ICP-MS微量化学成分分析测试,初步认为黑田与坑头黑的黑色皆与Fe元素致色有关,该结论有待进一步测试研究。     

锗dc到β-Sn结构的压致相变动力学研究

室温常压下锗是一种具有高载流子迁移率和窄带隙的半导体材料。在高压下,锗具有多种与硅相似的晶相,其有趣的高压行为如压致金属化和超导电性转变引起了高压研究领域的广泛关注。然而,其核心的高压相变动力学机制却鲜有深入研究。利用先进同步辐射光源的高通量X射线衍射结构诊断手段,结合基于金刚石压砧的快速动态压缩技术,研究了锗在高压相变过程中的结构演化机理。采用气膜与压电陶瓷相结合的快速加载方法,实现了数十太帕每秒的压缩速率。采用第三代同步辐射高通量粉光X射线衍射技术,实现了数十微秒时间分辨的结构解析。在相变过程中,新旧相中不同晶面的衍射强度变化存在一定的先后顺序,证实了锗的半导体相(金刚石立方结构)到金属相(β-Sn结构)的转变是位移型相变。此外,通过与静态压缩X射线衍射数据的对比,证实了在此相变过程中不同晶面消失/出现存在先后顺序的行为只能通过动态压缩和动态探测手段观察。     

准单色近平行光束的X射线源

针对准单色近平行光束X射线背光成像诊断需求,提出了一种用球面弯晶进行X射线衍射选单从而获取准直光束的新方案.在神光Ⅱ装置上,设计了基于球面弯晶X射线衍射选单准直光束系统,完成了该系统的安装、调试和实验应用,获得了准单色(10~(-3)△λ/λ10~(-2))、小发散角(2 mrad)和大辐照匀斑(直径φ500 m)的X射线光源.同时基于衍射光学和球面镜成像理论,研究了不同布拉格角对球面弯晶X射线衍射光束发散角及其像散差的影响.结果表明,布拉格角会影响球面弯晶X射线衍射光束的发散角.用控制布拉格角范围的方法有望获得发散角优于1 mrad的近平行光束X射线光源.这种准单色、极小发散度和均匀角分布的X射线光源可应用于高分辨X射线成像诊断.     

一本先进实验技术和深入理论分析相结合的专著——麦振洪等著《薄膜结构X射线表征》一书简介

2007年7月,科学出版社出版了麦振洪等著的《薄膜结构X射线表征》一书,并已在《物理》2007年第8期第625页向读者作了通报。正如梁敬魁院士在书中的序中所述,“薄膜材料是材料科学的一个重要领域,……,薄膜材料结构X射线表征是薄膜研究的重要内容。……全书系统介绍X射线衍射和散     

蒙脱石相变中(00l)衍射线的消失和再现

用X射线粉晶衍射方法(XRD)研究了不同温度下脱水的蒙脱石样品,发现经一定程度的脱水蒙脱石(00l)特征衍射会消失,在一定条件下又可再现。讨论了其结晶学意义及可能的相变过程。 关键词：     

冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量EI北大核心CSCD

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度

对用X射线衍射法计算4H-SiC外延中的位错密度方法进行了理论和实验研究。材料中的位错密度大于106 cm-2会给材料位错密度的测试会带来一定的困难。首先从理论上分析了位错密度对X射线衍射结果的影响,得出位错密度和峰宽FWHM展宽的关系。然后对4H-SiC样品进行了X射线三轴晶ω-2θ测试,采用不同晶面衍射峰,计算出样品的位错密度。分析了外延中位错产生的原因,并提出了相应的解决办法。     

Ge/SiO2纳米晶玻璃的制备及其荧光性质

以正锗酸乙酯和正硅酸乙酯为原料 ,合成了Ge/SiO2 纳米晶玻璃。探索了用溶胶凝胶法合成GeO2 /SiO2 玻璃 ,进而在高温 70 0℃下用氢气将其还原成Ge/SiO2 纳米晶玻璃的全过程。研究了Ge/SiO2 纳米晶玻璃的紫外吸收光谱、X射线衍射谱及荧光光谱。紫外吸收光谱显示由GeO2 /SiO2 玻璃向Ge/SiO2 纳米晶玻璃转变中有组成和结构的改变。X射线衍射谱明显显示有立方相Ge晶体颗粒在玻璃中析出。荧光光谱显示其具有荧光发射效应。根据其荧光发射峰值计算出Ge晶体颗粒平均大小为 3nm     

冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

基于同步辐射的X射线成像技术在静高压研究中的应用

随着同步辐射技术的发展,稳定、高强度、能量可调、具有优良相干性的X射线源成为现实,使得X射线成像技术在诸多领域得到了广泛的应用。成像方法也从传统的简单投影成像,发展出相衬成像、显微成像、相干衍射成像等多种实验技术。X射线衍射技术用于测量具有长程周期性的材料在微观尺度的结构信息;与之相比,X射线成像技术的可视化强,测量直接,可实现各种材料(晶体、非晶体、液体等)从微观、介观到宏观尺度的测量。近年来,X射线成像技术在静高压领域中有了长足的发展,如非晶态材料的物态方程测量、高压加载下的声速测量、熔融铁在地幔岩石中的输运过程研究、晶体材料中的应变分布以及材料相变的演化过程研究等。本文较系统地总结了X射线成像技术在静高压研究领域的应用,以期对今后的研究有所帮助。     

X射线的发现及其早期研究

<正>1895年X射线的发现标志着现代物理学的诞生,X射线发现后,包括伦琴在内的很多科学家都兴趣盎然地投身于X射线本质的研究。X射线的发现及其研究,为物理、化学、生物学、医学、天文学等学科的发展提供了革命性的手段和广阔的前景,也为相关学科造就了数十名诺贝尔奖获得者。尤其在物理学领域,物理学家们对于X射线的研究推动了物理学自身的发展。本文     

X射线自由电子激光在化学与能源材料科学中的应用

在过去的十多年中,X射线自由电子激光器(X-ray Free Electron Laser,XFEL)的成功研制和快速发展,极大地推动了超快X射线光谱学实验技术的发展,并且在物理、化学和生物科学等不同研究领域获得了广泛的应用。通过飞秒激光脉冲对样品的激发,X射线可以在不同时间尺度下,跟踪固态、液态和气态等各种情况下样品的微观结构动力学过程。X射线吸收和发射光谱,衍射和散射是探测激光诱导结构变化的典型工具。文章将介绍近年来飞秒X射线技术的发展,及其在化学与能源材料领域的应用。相信随着上海X射线自由电子激光器的建成,将使得飞秒X射线技术在更多的科学领域发挥作用。     

丝光沸石的高温相变

本文从吸水性能、X射线粉晶衍射、差热分析三方面研究了丝光沸石在高温下的相变特点,发现800℃以上丝光沸石转变为非晶固态的相变过程不同于熔体冷凝,气体冷凝形成非晶的过程,有其独特的成因和特点。 关键词：     

探究微观世界的新方法——X射线傅里叶变换鬼成像

<正>自1914年Max Laue发现X射线晶体衍射后,X射线晶体学已经成为人类探索微观世界的强大工具,如生物分子结构和纳米材料研究等~([1—3])。然而,很多重要分子材料的结构信息,如膜蛋白,仍然难以得到,因为这些材料很难生长为较     

小布拉格（Bragg，Sir William Lawrence，1890-1971）英国物理学家（Physicist，England）

他在测定晶体结构的基础上，提出X射线衍射的布拉格公式，因此他和父亲共获1915年诺贝尔物理学奖。他生于澳大利亚，在阿德莱德大学求学，1909年到英国剑桥大学三一学院学物理学、1912年他在劳厄发现X射线通过晶体产生衍射的基础上，进行了一系列实验。1913年发表布拉格公式，这是用X射线衍射分析晶体结构的基本公式，他还用他父亲设计的X射线分光计精确测出X射线的波长。     

水溶性CdTe纳米晶的制备和发光性质的研究

在水相中以巯基乙酸作为稳定剂制备了CdTe纳米晶,用X射线粉末衍射和X射线光电子能谱对其进行了表征,用荧光光谱研究了CdTe纳米晶的生长过程,结果表明,随着回流时间的增加,CdTe半导体纳米晶的粒径和半高全宽逐渐变大,纳米晶的荧光颜色也从绿色逐渐过渡到红色.