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X-射线衍射法进行物相分析 学生姓名：蓝广源 学号：20120010011 组员：熊杏萍、刘其峰 指导老师：孙峰 一、 实验及要求 学习了解X射线衍射仪的结构和工作原理；掌握X射线衍射物相定性分析的方法和 步骤；给定实验样品，设计实验方案，做出正确分析鉴定结果。 二、 实验原理 根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质 之物相的方法，就是X射线物相分析法。 每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。没有任何两种物质， 它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。因此，当X 射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以 用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I ／I0来表征。其中晶面间距d与晶胞 的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任 何一种结晶物质的衍射数据d和I ／I0是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它 们来鉴别结晶物质的物相。 χ -射线衍射是研究药物多晶型的主要手段之一，它有单晶法和粉末χ -射线 衍射法两种。可用于区别晶态与非晶态、混合物与化合物。可通过给出晶胞参数， 如原子间距离、环平面距离、双面夹角等确定药物晶型与结构。粉末法研究的对 象不是单晶体，而是许多取向随机的小晶体的总和。此法准确度高，分辨能力强。 每一种晶体的粉末图谱，几乎同人的指纹一样，其衍射线的分布位置和强度有着 特征性规律，因而成为物相鉴定的基础。它在药物多晶的定性与定量方面都起着 决定性作用。 当χ -射线（电磁波）射入晶体后，在晶体内产生周期性变化的电磁场，迫 使晶体内原子中的电子和原子核跟着发生周期振动。原子核的这种振动比电子要 弱得多，所以可忽略不记。振动的电子就成为一个新的发射电磁波波源，以球面 波方式往各个方向散发出频率相同的电磁波，入射χ -射线虽按一定方向射入晶 体，但和晶体内电子发生作用后，就由电子向各个方向发射射线。 当波长为λ 的χ -射线射到这族平面点阵时，每一个平面点阵都对χ -射线产 生散射，如图 Fig.1 晶体的Bragg-衍射 先考虑任一平面点阵1对χ -射线的散射作用：χ -射线射到同一点阵平面的 点阵点上，如果入射的χ -射线与点阵平面的交角为θ ，而散射线在相当于平面 镜反射方向上的交角也是θ ，则射到相邻两个点阵点上的入射线和散射线所经过 的光程相等，即PP=QQ=RR。根据光的干涉原理，它互相加强，并且入射线、 散射线和点阵平面的法线在同一平面上。 再考虑整个平面点阵族对χ -射线的作用：相邻两个平面点阵间的间距为d， 射到面1和面2上的χ -射线的光程差为CB+BD，而CB=BD=dsinθ ，即相邻两个点阵 平面上光程差为2dsinθ 。根据衍射条件，光程差必须是波长λ 的整数倍才能产 生衍射，这样就得到χ -射线衍射（或Bragg衍射）基本公式： 2dsinθ =nλ （1） θ 为衍射角或Bragg 角，随n 不同而异，n 是1，2，3……等整数。以粉末为样 品，以测得的χ -射线的衍射强度( I ) 与最强衍射峰的强度（I0）的比值（I/I0） 为纵坐标，以2θ 为横坐标所表示的图谱为粉末χ -射线衍射图。通常从衍射峰 位置（2θ ），晶面间距（d）及衍射峰强度比（I/I0）可得到样品的晶型变化、 结晶度、晶体状态及有无混晶等信息。 三、 实验仪器 本实验使用的仪器是Y-2000射线衍射仪( 丹东制造)。X射线衍射仪主要由X 射线发生器（X射线管）、测角仪、X射线探测器、计算机控制处理系统等组成。 四、实验步骤 1.样品制备： 将ZnO 粉末在玻璃板上蚀刻出试样填充区为20×18平方毫米。玻璃样品架 主要用于粉末试样较少时(约少于500 立方毫米)使用。充填时，将试样粉末一点 一点地放进试样填充区，重复这种操作，使粉末试样在试样架里均匀分布并用玻 璃板压平实，要求试样面与玻璃表面齐平。 2.实验参数的选择： （1）阳极靶的选择：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以 降低衍射花样的背底，使图样清晰。Cu靶适用于除了黑色金属试样以外的一般无 机物，有机物。 （2）管电压和管电流的选择：工作