[實用新型]一種多功能X射線衍射儀

無效

• 申請號: 01267310.2
• 申請日: 2001-10-08
• 公開（公告）號: CN2496018Y
• 公開（公告）日: 2002-06-19
• 發明（設計）人: 麥振洪;吳蘭生;崔樹范;徐明
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于X射線衍射技術領域。

低維材料是材料科學中活躍的前沿領域之一。不僅在物理性質上有豐富的研究內容，而且有著重要的應用。隨著器件尺寸的縮小，層厚越來越薄，結構越來越復雜，物理效應越來越豐富，材料的微結構和微缺陷的影響也越來越重要。因此，研究低維材料的結構參數，表面、界面狀態，微結構、微缺陷的引入，發展和控制及其對材料電性，磁性和光學等物理性質的影響是十分重要的。

本實用新型的目的在于通過不同的組合，使原來只能做X射線粉末衍射的一臺70年代的X射線衍射儀，具有粉末衍射、雙晶衍射、鏡面反射和漫散射測量等功能，即成為一臺多功能X射線衍射儀；并實現全自動操作，數據收集微機控制；適用于材料微結構分析，特別是固體薄膜材料微結構分析。

本實用新型的目的是這樣實現的：

如圖1和圖2所示：一束特征X射線經過狹縫1、準直光管2和狹縫3，入射到槽型硅單色器4上，使入射的X射線單色化。樣品臺5的底盤可繞單色器4的軸轉動，使其成為雙軸晶衍射儀。經過單色器4的單色X射線到達多維運動樣品臺5。實驗樣品安裝在由三個滑板組成的樣品臺5上，該樣品臺可帶動樣品做X、Y、Z三個方向運動，每個方向的移動行程為±4mm，最大載重為200克。多維運動樣品臺5還可繞其中心軸8(即θ軸)旋轉。θ軸由步進馬達控制，最小步長為0.01度，精度為0.01度，系統誤差小于5％。X射線入射到樣品上，按照布喇格公式：2dsinθ＝nλ，發生衍射，式中d為參與衍射的晶面間距，θ為入射束與衍射晶面的夾角，又稱布喇格角，n為整數，λ為入射X射線波長。衍射X射線束經過狹縫光欄6，到達閃爍計數器7。閃爍計數器7裝在可繞樣品軸旋轉的軸9(即2θ軸)上。2θ軸由步進馬達控制，最小步長為0.01度，精度為0.01度，系統誤差小于5％。θ軸和2θ軸由微機10控制，可分別做θ軸或2θ軸單獨轉動，也可做θ軸/2θ軸連動。通過閃爍計數器7和數據記錄系統10，即可得到不同類型的測量信息。儀器的操作、控制及數據采集全部由微機10控制，實現了自動化。

對粉末衍射數據的處理采用傳統的多晶衍射分析方法；對外延薄膜X射線雙晶衍射譜的理論分析，應用X射線衍射動力學理論；而對X射線漫散射譜的理論分析，采用畸變波波恩理論。應用編寫的專用計算機程序，理論擬合實驗曲線得到多層膜微結構信息，如各層的厚度、成分、表面和界面的粗糙度、橫向相干長度等數據。

本實用新型操作方便，性能穩定，其技術參數可滿足外延薄膜研究的一般需要，造價低，可為同類衍射儀的改造提供經驗。

圖1是本實用新型的多功能X射線衍射儀示意圖。

圖2是本實用新型的多功能X射線衍射儀光路圖。

實施例1：按圖1制作的一臺多功能X射線衍射儀。

一束特征X射線經過狹縫1、準直光管2和狹縫3入射到槽型硅單色器4上，使入射的X射線單色化。樣品臺5的底盤能繞單色器4的軸轉動，使其成為雙軸晶衍射儀。經過單色器4的單色X射線到達多維運動樣品臺5。實驗樣品安裝在由三個滑板組成的樣品臺上，該樣品臺可帶動樣品做X、Y、Z三個方向移動，每個方向的移動行程為±4mm，最大載重為200克。多維運動樣品臺5還可繞其中心軸8(即θ軸)旋轉。該軸由步進馬達控制，最小步長為0.01度，精度為0.01度，系統誤差小于5％。X射線入射到樣品上，按照布喇格公式：2dsinθ＝nλ，發生衍射，式中d為參與衍射的晶面間距，θ為入射束與衍射晶面的夾角，又稱布喇格角，n為整數，λ為入射X射線波長。衍射X射線束經過狹縫光欄6到達閃爍計數器7。閃爍計數器7安裝在可繞樣品軸旋轉的軸9(即2θ軸)上。該軸也由步進馬達控制，最小步長為0.01度，精度為0.01度，系統誤差小于5％。θ軸和2θ軸由微機10控制，可分別作θ軸或2θ軸單獨轉動，也可作θ軸/2θ軸連動。通過閃爍計數器7和數據記錄系統10，即可得到不同類型的測量信息。儀器的操作、控制及數據采集全部由微機10控制，實現了自動化。

對粉末衍射數據的處理采用傳統的多晶衍射分析方法；對外延薄膜X射線雙晶衍射譜的理論分析，應用X射線衍射動力學理論；而對X射線漫散射譜的理論分析，采用畸變波波恩理論。應用編寫的專用計算機程序，理論擬合實驗曲線得到多層膜微結構信息，如各層的厚度、成分、表面和界面的粗糙度、橫向相干長度等數據。