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X射线衍射，简称XRD，是一种利用X射线与晶体之间的衍射作用来确定晶体结构或形态等信息的表征手段。当一束单色X射线照射到晶体时，晶体中的原子会在X射线的作用下被迫做周期性的运动，以原子为单位对外发射次生波，该波的频率与入射X射线一致，这个过程是X射线的散射。由于晶体中的原子在空间上呈周期性的规律排布，这些散射球面波之间存在着固定的位相关系，会在空间产生干涉，导致在某些散射方向的球面波相互加强，而在某些方向上相互抵消，从而出现衍射现象。因此，晶体中的X射线衍射实质上就是大量原子散射波在空间上相互干涉的结果。衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律，这就是X射线衍射的基本原理。
一个衍射花样的特征，由两部分组成：①衍射线在空间的分布规律，由晶胞大小、形状和位向决定；②衍射线束的强度，取决于原子的种类和它们在晶胞中的位置。通过分析衍射花样在空间出现的位置和强度，就可以在X射线衍射和晶体结构之间建立定性和定量关系。
布拉格方程是衍射分析中最重要的基础公式，它揭示了衍射与晶体结构的内在关系。如图示，当X射线照射到晶体时，照射到相邻两晶面的光程差是2dsinθ。当光程差等于X射线波长的n倍时，相邻原子面散射波干涉加强，即干涉加强条件为：2dsinθ=nλ。
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