晶体的晶格常数和定向衍射峰之间的关系晶体晶格常数与定向衍射峰(XRD 2θ)的关系。核心公式:布拉格定律 + 立方晶系晶面间距公式,结合晶面指数 即可建立晶格常数 与衍射角 的定量关系。 一、基础公式 1. 布拉格衍射定律(XRD 核心) · :(hkl) 晶面间距(nm / Å) · :半衍射角(入射线与晶面夹角,仪器读出为 ) · :衍射级数,常规取一级衍射 · :入射 X 射线波长(定值,如 Cu-Kα₁:) 2. 立方晶系晶面间距–晶格常数关系 氟化钙、硅、金刚石、大多数光学晶体均为立方晶系,公式: · :晶格常数(立方晶三轴相等,,单位 Å /nm) · :晶面指数( (100)、(111) 就是典型定向晶面) 二、联立公式:晶格常数 ↔ 衍射角 直接换算 把两式合并,得到立方晶系通用关系式: 整理为两个常用形式: 形式 1:已知衍射峰 ,求晶格常数 形式 2:已知晶格常数 ,求定向晶面衍射角 关键:同一晶体,不同定向晶面 (hkl),衍射峰位置 完全不同;晶格常数 变化,所有衍射峰整体偏移。 三、以 CaF₂ 氟化钙为例(立方晶关注 100 / 111 面) 设: · 光源:Cu-Kα₁, · CaF₂ 标准晶格常数: 分别计算 (100)、(111) 晶面的理论衍射角 1. (100) 晶面 2. (111) 晶面 同一 CaF₂ 晶体,(111) 定向峰 2θ 大于 (100) 峰;晶面指数不同,衍射峰位置天然分离。 四、两大核心规律(工程 / XRD 实测必用) 规律 1:晶面指数 (hkl) 决定「峰位相对顺序」 对同一晶体( 固定): 越大 → 越大 → 衍射角 越大 常见立方晶面排序(峰位从小到大): 规律 2:晶格常数 变化 → 所有衍射峰整体偏移 1. 晶格常数 变大(热膨胀、掺杂、应力拉伸) 整体向左偏移 2. 晶格常数 变小(受压、冷缩) 整体向右偏移 |




