谢乐公式,也称为Scherrer公式或Debye-Scherrer公式,是由荷兰著名化学家德拜和他的研究生谢乐首先提出的,用于估算晶体中晶粒的尺寸。该公式在X射线衍射(XRD)分析中非常有用,特别是在分析纳米级颗粒的尺寸分布时。
谢乐公式的表达式为:
$$D = \frac{0.89 \lambda}{B \cos \theta}$$
其中:
$D$ 是晶粒的平均尺寸(通常以纳米为单位)。
$\lambda$ 是X射线的波长(通常以纳米为单位)。
$B$ 是衍射峰的半高宽(以弧度为单位)。
$\theta$ 是衍射角(以弧度为单位)。
这个公式假设衍射峰的宽度主要是由晶粒尺寸引起的,并且晶粒尺寸是均匀的。在实际应用中,可能需要对衍射峰进行双线校正和仪器因子校正,以确保计算的准确性。
谢乐公式的适用条件包括:
1. 样品为单晶物质。
2. 样品颗粒尺寸在纳米级别。
3. 衍射峰形状符合谢乐公式的假设条件,即衍射峰形状对称且无重叠。
需要注意的是,谢乐公式主要适用于估算晶粒的垂直于晶面的平均尺寸,而不是晶粒的实际形状或表面粗糙度。此外,对于存在微观应力或堆积层错的情况,衍射峰的宽度可能会有所不同,需要使用更复杂的模型来描述这些效应。