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引言: 跟粉末XRD与单晶四圆XRD衍射等技术相比,单晶劳厄衍射技术在角度分辨能力方面很欠缺,但其独到之处在于可以方便的无损的估计较大尺寸单晶的结构与取向。在无损估计单晶样品的结构与取向方面,劳埃衍射与电子衍射如低能电子衍射LEED与扫描电镜SEM下的背散射电子衍射EBSD等表面技术相比,可以探测样品纵深的结构信息,更能体现单晶的宏观块体性质。因此,简言之,
单晶的劳埃衍射技术是一种专门应用于大块单晶样品宏观晶体结构及取向的XRD技术。 劳埃衍射的原理与其他衍射技术的一个根本区别在于
其他衍射技术的使用单色或单波长光源,而劳埃衍射技术使用能量或波长弥散分布的光源,一个典型劳埃衍射光源的强度随波长分布如图01所示,这是最原始的铜靶在真空高压作用下发射的X射线谱,该谱有几个基本特征i)截止波长,受加载电压直接影响:λ_min(单位Å)~12.4/V(单位千伏),原因很显然是受光电子初始能量制约有关;ii)波长分布在某波长处出现峰值,这是因为强度一方面随频率增加(即波长缩短)而减少(H. A. Kramersa, On the theory of X-ray absorption and of the continuous X-ray spectrum, Phil. Mag.1923, 46, 836-71 http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786442308565244),另一方面随电子数目随频率增加而增加;iii)在铜原子的特征吸收线附近出现反常。因此劳埃衍射的光源的表示方法并非像其他衍射技术使用单个或若干个波长描述,而是使用波长范围或加速电压表示。劳埃衍射的光源在两个波长间连续分布的特征对应被衍射材料在倒空间的结构并非像单波长衍射那样是倒空间中离散的点,而是延拖成离散的线或棒,而且只有这样,劳埃衍射的图片才能方便的被采集到,否则探测器只有放在特定位置才能接收到衍射信号,如图02所示,其中劳埃线或棒上因光源分布对应在某处出现强度最大值。
劳埃衍射谱的拟合分析大致分为数据谱采集、分析准备与拟合分析三个部分,依次叙述如下。
图01 铜靶在35kV下辐射X射线强度-波长分布曲线 图02 劳埃衍射条件下晶格对应的倒易像(二维示意)