《近代X射线多晶体衍射——实验技术与数据分析》
(马礼敦著, 化学工业出版社,2002)的第一章。
第一章 绪论----X射线多晶体衍射的发展历程
X射线多晶体衍射(X-ray polycrystalline diffraction, XPD),也称X射线粉末衍射(X-
ray powder diffraction, XPD),是由德国科学家德拜(Debye)、谢乐(Scherrer)[1,2]
在1916年提出的。当时正值第一次世界大战,信息交流受阻,美国科学家Hull在1917年
又独立提出了这一方法[3]。所谓多晶体衍射或粉末衍射是相对于单晶体衍射来命名的,
在单晶体衍射中,被分析试样时一粒单晶体,而在多晶体衍射中被分析试样时一堆细小
的单晶体(粉末)。由于当时X射线的应用主要在解晶体结构,因此初期发展得并不快。
20
世纪30年代中期,Hanawalt和Rinn提出了用多晶体衍射在混合物中鉴定化合物的方法[4]
,接着又提出了包含1000种化合物参比谱的数据库[5],使X射线多晶体衍射成为表征多
晶体聚集体结构的重要手段,开创了X射线多晶体衍射应用的新领域,吸引了很多人的注
意,得到了较快的发展。40年代后期,基于光子计数器的衍射仪的发展,大大提高了衍
射谱的质量,包括衍射峰位置、强度和线形的测量准确性。因而,拓展了它的应�*************************妫�
如通过对衍射峰强度的准确测量,使物相分析从定性发展到定量;通过对衍射峰峰形(也
称衍射线线形)的分析来测定多晶体聚集体的某些性质,如晶粒尺寸、外形和尺寸分布等
;在此基础上,又进一步发展到研究晶体的真实结构,如研究存在于晶粒内的微应变、
缺陷和堆垛层错等,使X射线多晶体衍射技术成为最重要的材料表征技术之一。20世纪
70
年代,同步辐射强光源和计算机技术的应用,使得多晶体衍射技术更有了突飞猛进。另
一方面,数字衍射谱的获得,Rietveld全谱拟合技术的应用,使得数据分析方法有了新
的突破,这大大提高了所得结果的质量,其数据已成为改进材料的必需信息,并且使得
用多晶体衍射从头解晶体结构成为可能。X射线多晶体衍射是一门有近90年历史的科学,
可也是一门尚在发展中的科学,其前途十分广阔,它已经成为许多研究机构及工厂实验
室的必备仪器。
X射线多晶体衍射法的发展大体上可以分为三个阶段。