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第五章 X射线衍射分析的应用 主要内容 5-1 物相分析 材料或物质的组成包括两部分：一是确定材料的组成元素及其含量；二是确定这些元素的存在状态，即是什么物相。 材料由哪些元素组成的分析工作可以通过化学分析、光谱分析、X射线荧光分析等方法来实现，这些工作称之成份分析。 材料由哪些物相构成可以通过X射线衍射分析加以确定，这些工作称之物相分析或结构分析。 例如对于钢铁材料（Fe-C合金），成份分析可以知道其中C%的含量、合金元素的含量、杂质元素含量等等。但这些元素的存在状态可以不同，如碳以石墨的物相形式存在形成的是灰口铸铁，若以元素形式存在于固溶体或化合物中则形成铁素体或渗碳体。究竟Fe-C合金中存在哪些物相则需要物相分析来确定。 用X射线衍射分析可以帮助我们确定这些物相；进一步的工作可以确定这些物相的相对含量。前者称之X射线物相定性分析，后者称之X射线物相定量分析。 物相定性分析：确定材料内由哪些相组成 物相定量分析：确定各组成相的含量 X射线物相定性分析——定性分析原理 X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花样来进行分析的。 对于晶体物质中来说，各种物质都有自己特定的结构参数（点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等），结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质。 当多种物质同时衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加。它们互不干扰，相互独立，逐一比较就可以在重叠的衍射花样中剥离出各自的衍射花样，分析标定后即可鉴别出各自物相。 X射线物相定性分析 目前已知的晶体物质已有成千上万种。事先在一定的规范条件下对所有已知的晶体物质进行X射线衍射，获得一套所有晶体物质的标准X射线衍射花样图谱，建立成数据库。 当对某种材料进行物相分析时，只要将实验结果与数据库中的标准衍射花样图谱进行比对，就可以确定材料的物相。 X射线衍射物相分析工作就变成了简单的图谱对照工作。 粉末衍射卡片（PDF卡片） 1938年 哈那瓦特开创对各种已知物相衍射花样的规范化 工作，即将物相的衍射花样特征（位置与强度〕用d（晶面间距〕和I（衍射线相对强度〕数据表达并制成相应的物相衍射数据卡片。 1942年 美国材料试验协会（ASTM〕整理并约1300张 ASTM卡片 1969年 成立了国际性组织“ 粉末衍射联合会”JCPDS，专门负责卡片的搜集、校订和编辑工作，出版“ 粉末衍射卡片”（PDF卡片〕 1985年 已有卡片46000张 至 今 已成立相应的数据库。 粉末衍射卡的组成 一张PDF卡片，卡片包含9个方面的内容。 粉末衍射卡的组成 1栏：卡片序号。 2栏： 1a、1b、1c是最强、次强、再次强三强线的面间距。 2a、2b、2c、2d分别列出上述各线条以最强线强度(I1)为100时的相对强度I/I1。 3栏： 1d是试样的最大面间距和相对强度I/I1 。 4栏：物质的化学式及英文名称 5栏：摄照时的实验条件。 6栏：物质的晶体学数据。 7栏：光学性质数据。 8栏：试样来源、制备方式、摄照温度等数据 9栏：面间距、相对强度及密勒指数。 粉末衍射卡片的索引 在实际的X射线物相分析工作中，通过比对方法从浩瀚的物质海洋中鉴别出实验物质的物相决非易事。为了从几万张卡片中快速找到所需卡片，必须使用索引书。目前所使用的索引有以下二种编排方式： （1）数字索引 （2）字母索引 粉末衍射卡片的索引——（1）数字索引 数字索引（物相均为未知时用）。 以Hanawalt无机相数字索引为例，其编排方法为：一个相一个条目，在索引中方一横行，其内容依次为按强度递减顺序排列的八强线的晶相间距和相对强度值、化学式、卡片编号、参比强度值 如 2.49x 2.898 2.51x 5.077 3.546 2.046 1.776 2.035 KMnCl3 18-1034 1-97-E12 索引按d值分组并d值大小递减排列，每个条目按d1 值决定它属于哪一组，每组内按 d2值递减顺序编排条目， d2值相同的条目，则按d3值递减顺序编排。 粉末衍射卡片的索引——（2）字母索引 在不少物相分析工作中，被测物的化学成分或被测物中可能出现的相常常是知道的。在此情况下，利用字母索引能迅速地检索出各可能相的卡片，使分析工作大为简化。 Davey字母索引是按物质的英文名称的首字母的顺序编排的。在索引中每一物质的名称占一行，其顺序是：名称、化学式、三强线晶面间距、卡片顺序号和显微检索顺序号（72年的索引述中才有显微检索顺序号）。例如： i Copper Mo