晶体 vs 无(长程)序样品的X射线散射特征

zhy

对于什么是调制/缺陷/局域结构，该帖（https://www.matstr.com/forum.php ... d=96&extra=page%3D1）有简要描述。对于调制结构的X射线衍射特征，帖子(https://www.matstr.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1597&extra=),有详细推导。
本文旨在讨论晶体与无(长程)序结构之间X衍射图样的区别。
X射线与物质的相互作用主要通过电子云的电磁场散射实现，其散射信号既包含长程有序（晶体周期性）信息，也能敏感反映局域结构（非周期/短程有序）的特征。
1. 散射过程的物理本质当X射线入射到材料时，原子中的电子作为振荡偶极子会产生相干散射（弹性散射，形成衍射信号）与非相干散射（非弹性散射，如康普顿散射）。局域结构的散射信息主要来自相干弹性散射的叠加与干涉，其强度分布受原子位置、种类及电子密度的局域分布调控。
2. 长程有序 vs 局域有序的散射特征:
①长程有序（晶体）：原子严格按周期性晶格排列，散射波相干叠加形成尖锐的布拉格衍射峰（位置由晶面间距d决定，强度与结构因子F(hkl)相关）。
②局域有序（非晶/短程有序）：原子仅在小范围内呈现规则排列（如配位多面体），但整体无周期性，散射信号表现为宽化的弥散环或连续分布，无尖锐衍射峰；但通过分析散射强度的分布函数（如对分布函数PDF），仍可提取局域键长、配位数等信息。



图(a)为典型的晶体2D衍射图样，图(b)为无(长程)序样品的2D衍射图样