第五章X射线物相分析及点阵参数精确测定.ppt

§5.1 定性分析 §5.2 定量分析 §5.3 点阵参数的精确测定 §5.4 非晶态物质及其晶化过程 的X射线衍射分析 引 言 §5.1 定性分析 一.定性分析的原理 1. 结晶物质之所以表现出种类的差别，是由于不同物质具有自己特点的原子种类、原子排列方式和点阵参数，因此呈现出各自不同的特点的衍射花样。故某种物质的多晶体衍射线条的数目、位置以及强度，是该物质的特征，因而可以成为鉴别物相的标志。 2. 多相物质的衍射花样互不干扰，因而相互独立，只是机械地叠加。因此可从混合物的衍射花样，鉴别出不同的物相。 粉末衍射卡片的组成 由于物相鉴定要查找核对PDF卡片，因此将PDF卡片加以介绍。 1 卡片序号：其形式为×（组号）-×××× （组内序号），根据序号来查。 2 三强线：将最强的三条线的d值和相对强度单 独列，以供查找方便，三强线对不同物质通常 不同。 3 最大面间距，及其所对应的相对强度。 四. PDF卡片的索引 索引条目说明 2.5o - 2.44(? .01) QM Stronger Reflections PSC chemical Formula Mineral Name; Common Name PDF# I/Ic 芬克（Fink）索引 表 带测试样的衍射数据 表 4-836卡片Cu的衍射数据 物相定性分析所应注意问题 §5.3 物相定量分析 1. 定量分析的基本任务:确定混合物中各相的相对含量。 ⑴ 混合物中各相的相对含量与各相衍射线条的相对强度有关，也就是说，该相的含量越多，该相中参与衍射的晶粒数越多，其衍射线的强度增强，但是测量出来衍射线强度是经过物质吸收后的强度，故衍射线强度还依赖于吸收系数μl； ⑵ 需对衍射强度进行修正。 图 几种两相混合物的定标曲线实线为计算值,圆圈为实测值,石英的衍射强度采用d=3.34 图 用萤石作为内标物质的石英定标曲线 内标法的缺点： （1）绘制定标曲线时工作量大，某些纯样品提取较难； （2）对加入样品中的标准物的数量要求恒定； （3）定标曲线受实验条件影响。 点阵常数是晶体的重要基本参数，随化学组分和外界条件(T,P)而变。材料研究中，它涉及的问题有：键合能、密度、热膨胀、固溶体类型、固溶度、固态相变，宏观应力。点阵常数的变化量很小，约为10－5nm ,必须精确测定。 三、最小二乘法 基本原理:若对某物理量作n次等精度测量，其结果分别为L1、L2、L3…Ln。通常，人们采用其算术平均值L=∑Li/n作为该量的“真值”。实际上最理想的L值是，它能使各次测量误差的平方和为最小，这种方法可使测量的偶然误差降为最小。 根据上述原理，对任意给定的直线方程：Y=a+bX 四、标准样校正法 选择比较稳定的物质，精心测量出其点阵参数，用于作为标准数据。 将标准物质混合于待测试样中，根据标样的已知点阵参数a及所用波长计算出θ值，与实际衍射结果进行对比，找出Δθ，作为误差校正。 优点：简单易行，具有实用价值。 缺点：精度依赖于标样本身数据的精度。 § 5.5 非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析 一、非晶态物质的特征： 1、结构长程无序 ； 2、结构均匀、各向同性； 3、具有自发向晶态转变的趋势； 4、不存在空间点阵，原子分布 用径向分布函数（RDF)表示。 二、非晶态物质的晶化 在外界能量的作用下，如退火、高压、激光辐射等，非晶态物质通过结构弛豫逐渐向晶态转变。 结构弛豫——指发生晶化之前的细微结构变化，是通过原子位置的变动和调整实现的。 因此，在转变过程中（晶化），其X射线衍射图随之发生改变，因此可以利用X射线衍射对晶化过程进行分析。 三、X-ray分析 原理：非晶态物质的X-ray衍射图由漫散峰组 成（如图5-10），遵循准布拉格方程： 2dsinθ=1.23? 晶化时，在漫散峰上出现尖峰。（图5-12) 应用 ：（1）鉴别晶态与非晶态； （2）测定结晶度。 本 章 结 束 二、图解外推法 对立方晶系： ，对各衍射线位置测量计算得θ和a，以a为纵坐标，cos2θ为横坐标作直线，并外推到cos2θ=0，即θ＝90o，此时纵坐标上的a即为精确值（如图5-4)。这种外推法是在粗浅地分析误差时得出的，在满足以下条件时才能得出很好的结果。