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1、第七章X射線衍射分析的應(yīng)用1第一節(jié)物相分析第二節(jié)點(diǎn)陣常數(shù)的精確測定第三節(jié)宏觀應(yīng)力測定簡介1XRD的基本用途單一物相的鑒定或驗(yàn)證物相定性分析混合物相的鑒定物相定量分析晶體結(jié)構(gòu)分析點(diǎn)陣常數(shù)（晶胞參數(shù)）測定原子排布的測定空間群的測定晶體定向等非晶體結(jié)構(gòu)分析宏觀應(yīng)力分析晶粒度測定物相分析2第一節(jié)物相分析物相分析：即確定物質(zhì)（材料）由哪些相組成。物相定量分析：即確定各組成相的含量（常以體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）。物相定性分析或稱物相鑒定：3一、物相定性分析1.基本原理不同物質(zhì)的X射線衍射花樣特征不同。物質(zhì)的X射線衍
2、射花樣特征是分析物質(zhì)相組成的“指紋腳印”。制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣規(guī)范化對照方法：確定物相41938年，哈那瓦特(J.D.Hanawalt)開創(chuàng)各種已知物相衍射花樣的規(guī)范化工作：將物相的衍射花樣特征用d(晶面間距)和I(衍射線相對強(qiáng)度)數(shù)據(jù)組表達(dá)，并制成相應(yīng)的物相衍射數(shù)據(jù)卡片?？ㄆ畛跤伞懊绹牧显囼?yàn)學(xué)會(ASTM)”出版，故稱ASTM卡片。1969年，成立了國際性組織“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(JCPDS)”，由它負(fù)責(zé)編輯出版“粉末衍射卡片”，稱PDF卡片。2.PDF卡片56氯化鈉(NaCl)的PDF
3、卡片三強(qiáng)線化學(xué)式及英文名稱實(shí)驗(yàn)條件晶體學(xué)數(shù)據(jù)光學(xué)及其它數(shù)據(jù)樣品來源、制備方法等結(jié)構(gòu)式、礦物名稱或通用名稱數(shù)據(jù)可靠性卡片編號d與相對強(qiáng)度、晶面干涉指數(shù)73.PDF卡片索引為方便、迅速查對PDF卡片，JCPDS編輯出版了多種PDF卡片檢索手冊：Hanawalt無機(jī)物檢索手冊Hanawalt有機(jī)相檢索手冊無機(jī)相字母索引Fink無機(jī)索引礦物檢索手冊等。檢索手冊按檢索方法可分為兩類，一類以物質(zhì)名稱為索引(即字母索引)，另一類以d值數(shù)列為索引(即數(shù)值索引)。89（1）數(shù)值索引以Hanawalt無機(jī)相數(shù)字索引為例。其
4、編排方法為：一個相一個條目，在索引中占一橫行，內(nèi)容依次為按強(qiáng)度遞減順序排列的8條強(qiáng)線的晶面間距和相對強(qiáng)度值、化學(xué)式、卡片編號和參比強(qiáng)度值。條目示例如下：Fink無機(jī)數(shù)值索引與Hanawalt數(shù)值索引相類似，不同的是其以八強(qiáng)線條的d值循環(huán)排列，每種相在索引中可出現(xiàn)8次。9（2）字母索引以物相英文名稱字母順序排列，每種相一個條目，占一橫行。條目的內(nèi)容順序?yàn)椋何锵嘤⑽拿Q、三強(qiáng)線d值與相對強(qiáng)度、卡片編號和參比強(qiáng)度值。條目示例如下：104.物相定性分析的基本步驟（1）制備待分析物質(zhì)樣品，用衍射儀法或照相法獲得樣
5、品衍射花樣；（2）確定各衍射線條d值及相對強(qiáng)度I/I1值（I1為最強(qiáng)線強(qiáng)度）。（3）檢索PDF卡片，三強(qiáng)線?。。?；（4）核對PDF卡片與物相判定。A、待分析樣是完全未知的樣品———數(shù)值索引11B、對待分析樣有所了解1.根據(jù)衍射數(shù)據(jù)確定各衍射線的d值及其相對強(qiáng)度。2.初步確定試樣可能含有的物相，按照這些物相的英文名稱，從字母索引中找出它們的卡片號，然后從卡片盒中找出相應(yīng)的卡片。3.將計(jì)算所得d值和相對強(qiáng)度，與卡片上的值一一對比，如果數(shù)據(jù)吻合，則待分析樣中含有卡片記載的物相。同理，可將其他物相一一定出?！?/p>
6、字母索引12例：用CuKαX射線（λ＝0.15405nm）作為入射光對某氧化鋁樣品進(jìn)行衍射分析，其XRD圖譜如下，請根據(jù)譜圖和PDF卡片判斷該氧化鋁的類型。1314答：由布拉格方程，先計(jì)算三強(qiáng)峰的d分別為：0.2090nm，0.1604nm，0.2588nm與卡片10-0173的α-Al2O3較符合，比對其他衍射峰的結(jié)果可確定是α-Al2O3，即剛玉型結(jié)構(gòu)。155.多相物質(zhì)分析特點(diǎn)：機(jī)械疊加。檢索方法：逐個確定其組成相。存在的情況：1)、三強(qiáng)線不一定屬于同一相，而且還可能發(fā)生一個相的某線條與另一相的某線
7、條重疊的現(xiàn)象。2)、當(dāng)混合物中某相的含量很少時，或某相各晶面反射能力很弱時，它的衍射線條可能難于顯現(xiàn)，因此，X射線衍射分析只能肯定某相的存在，而不能確定某相的不存在，所以一般要求含量>5wt%。因此，多相物質(zhì)定性分析時，需要將衍射線條輪番搭配、反復(fù)嘗試，比較復(fù)雜。166.應(yīng)注意的幾個問題（1）實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣在定性分析過程中，以d值為主要依據(jù)，而相對強(qiáng)度僅作為參考依據(jù)。在核查d值時，應(yīng)考慮到低角度衍射線的分辨率較低，因而測量誤差比高角度線條大的情況等。（2）充分利用有關(guān)待分析物的化學(xué)、物理、力學(xué)性質(zhì)
8、及其加工等各方面的資料信息。（3）固溶體相的鑒定：d值會發(fā)生變化。（4）計(jì)算機(jī)自動檢索（如Jade等)：可節(jié)省時間，但最后必須人工核查。17二、物相定量分析基本原理（設(shè)樣品中任意一相為j，其某(HKL)衍射線強(qiáng)度為Ij，其體積分?jǐn)?shù)為fj，樣品(混合物)線吸收系數(shù)為?）：Ij隨fj的增加而增高；但由于樣品對X射線的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依賴于Ij與fj及?之間的關(guān)系。一般都采用衍射儀法獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。18多相混合物樣品，線吸收系數(shù)?：j
