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X射線是一種波長很短(約為20～0.06埃)的電磁波，能穿透一定厚度的物質，并能使熒光物質發光、照相乳膠感光、氣體電離。在用高能電子束轟擊金屬“靶”材產生X射線，它具有與靶中元素相對應的特定波長，稱為特征(或標識)X射線。
當一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規則排列成的晶胞組成，這些規則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結構密切相關。這就是X射線衍射的基本原理。
現如今，X射線衍射技術已經成為最基本、最重要的一種結構測試手段，其主要應用主要有以下幾個方面：
1、物相分析
物相分析是X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標準物相的衍射數據相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規程是否合理等方面都得到廣泛應用。
2、結晶度的測定
結晶度定義為結晶部分重量與總的試樣重量之比的百分數。非晶態合金應用非常廣泛，如軟磁材料等，而結晶度直接影響材料的性能，因此結晶度的測定就顯得尤為重要了。測定結晶度的方法很多，但不論哪種方法都是根據結晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。
3、精密測定點陣參數
精密測定點陣參數 常用于相圖的固態溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數的變化；當達到溶解限后，溶質的繼續增加引起新相的析出，不再引起點陣常數的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數的精密測定可得到單位晶胞原子數，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數等有用的物理常數。
4、X射線衍射儀
基本構成
(1) 高穩定度X射線源提供測量所需的X射線，改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長, 調節陽極電壓可控制X射線源的強度。
(2) 樣品及樣品位置取向的調整機構系統樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
(3) 射線檢測器檢測衍射強度或同時檢測衍射方向, 通過儀器測量記錄系統或計算機處理系統可以得到多晶衍射圖譜數據。
(4) 衍射圖的處理分析系統現代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統, 它們的特點是自動化和智能化。
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