第二章 多晶衍射仪（续）
2.2 两种衍射几何
多晶衍射仪按仪器设计所采用的衍射几何来区分，有两大类型：平行光束型和聚焦光束型。
2.2.1 平行光束型
平行光束型的衍射几何较为简单。入射于样品的X射线束为一束很细的，对于方向角度测量而言可以视为平行几何直线的射线，而样品的受照射面积相对于测量的距离而言可以看作一个几何点，例如，使用的X射线束的截面的线度在0.8mm或更小；样品制成针细的小棒或很薄的薄片置于光路上；检测的位置（感光软片或射线检测器的接收狭缝的位置）和样品受照射点的距离至少在几个厘米以上。
在这种布局下，如果样品是其中颗粒的取向完全机遇而且颗粒的大小足够微细的晶体粉末，根据晶体衍射的布拉格公式，我们知道，样品中同一物相的众多晶粒中的某一晶面组（d值相同），若其衍射角为θ，则只有其中少部分取向凑巧的晶粒，凑巧能使晶粒中的这一晶面组能凑巧能与以入射线为轴，半张角为θ的锥面相切，这些晶粒才能产生这一晶面组的衍射。因此，不难想象在这样的条件下，样品中该物相的不同晶粒若能产生某一晶面组的衍射，这些衍射线将构成一个以入射线为轴， 张角为4θ的射线锥面。样品可能给出的全部衍射将形成一套同以入射线为轴的，有多种张角的射线圆锥面族（图2.2），这些形成同轴锥面的衍射线是由间距不同的晶面组所衍射而成的。
这类多晶衍射仪器的衍射角测值容易进行校正，样品需用量可以很少；但其角度分辨能力受光束的直径和发散度的限制，且光源能量的利用效率极差。
图2.2 多晶样品对“单色”平行X射线束的衍射
2.2.2 聚焦光束型
聚焦光束型的多晶衍射仪器采用了晶体衍射的聚焦原理。聚焦原理示意说明在图2.3中：设在半径为r的圆C的圆周F点上，有一个仅在该圆平面上发散的X射线点光源；X射线受发散狭缝Fs的限制，以发散角α沿FO方向射出；样品粉末置于该圆周上的受照射区—弧段AB上。如此，在弧段AB中的任一点上能发生衍射的同一晶面族的衍射线，因为衍射角都是相同的，所以都应汇聚在该圆周上的同一点J上，不同晶面族的衍射线则分别聚焦于该圆周上不同的点上。（例如，图2.3中衍射角为θ1，θ2，θ3…的各衍射线分别汇聚在J1，J2，J3…等点上。）该圆称为聚焦圆。
图2.3 晶体衍射的聚焦原理
应用聚焦原理设计的粉末衍射仪器，有许多优点。实验时可以使用大发散角的点发散X射线束，样品受照射的表面可以很大，大大增加参与衍射的晶粒数目，有利于减小强度测量的统计误差。由于聚焦作用，样品表层中取向凑巧能使其某一晶面组满足衍射条件的各个晶粒所产生的这一衍射，能够同时聚焦集中在同一位置上，因而能得到强度很高的衍射线，有利于测量。而且，由于X射线源焦点的尺寸可以做得很小，所以聚焦型衍射仪有极好的角度分辨能力。此外，聚焦光束型的设计正好便于应用“弯晶单色器”，从而获得严格单色的粉末衍射图。但是，聚焦型的仪器由于衍射几何较为复杂，衍射角的校正也难于计算，而且需要样品的量较平行光束型的仪器多。