07-X射线衍射分析的应用课案.ppt

第七章 X射线衍射分析的应用;XRD的基本用途;第一节 物相分析 ;一、物相定性分析 ;1938年，哈那瓦特(J. D. Hanawalt)开创各种已知物相衍射花样的规范化工作：将物相的衍射花样特征用d(晶面间距)和I(衍射线相对强度)数据组表达，并制成相应的物相衍射数据卡片。 卡片最初由“美国材料试验学会(ASTM)”出版，故称ASTM卡片。 1969年，成立了国际性组织“粉末衍射标准联合会(JCPDS)”，由它负责编辑出版“粉末衍射卡片”，称PDF卡片。 ;6;氯化钠(NaCl)的PDF卡片;3. PDF卡片索引;* ;（2）字母索引 ;4. 物相定性分析的基本步骤;B、对待分析样有所了解;例：;14;答： 由布拉格方程， 先计算三强峰的d分别为： 0.2090 nm，0.1604 nm，0.2588 nm 与卡片10-0173 的α-Al2O3较符合，比对其他衍射峰的结果可确定是α-Al2O3，即刚玉型结构。;5. 多相物质分析;6.应注意的几个问题 ;二、物相定量分析 ;多相混合物样品，线吸收系数? ：;设 对于同一样品各相之Ij而言，B值相同 又设 对给定之j相，Cj只取决于衍射线条指数(HKL) 则 ;定量分析的方法:;第二节 点阵常数的精确测定; 点阵常数随化学成分和外界条件(温度和压力等)的变化而变化。 点阵常数精确测定的应用： 研究固态相变(如过饱和固溶体的分解) ； 确定固溶体类型 ，测定固溶溶解度曲线； 测定热膨胀系数等。 点阵常数通过X射线衍射线的位置(?)的测定而获得的。 ;影响点阵常数测量精度的因素： ;二、校正误差的数据处理方法 ;图解外推法示例——求铅的点阵常数(25℃, CuK?) ;第三节 残余应力测定;X射线测定残余应力优点：;X射线法的不足之处：;X射线残余应力测定原理： ; 残余应力在一个或几个晶粒范围内平衡时，称微观应力。有微观应力存在时，各晶粒的同一{HKL}面族的面间距将分布在d1～d2范围内，衍射谱线变宽，根据衍射线形的变化，就能测定微观应力。 残余应力在一个晶粒内上百个或几千个原子之间达到平衡时，称点阵畸变应力。这导致衍射线强度降低。根据衍射线的强度下降，可以测定第三类应力。;衍射峰位的确定：;半高宽度法;物相定性分析、定量分析、点阵常数、微观应力、晶粒尺寸计算均可用Jade等软件来处理；;　 1985年，加拿大文物保护协会（CCI） 曾利用XRD对一件被作为凡高作品出售 的油画颜料进行分析鉴定。分析的结果 令人出乎人们预料，在这件所谓的凡高 的作品中，居然发现了大量的金红石 （rutile）的存在。作为白色颜料使用， 二氧化钛（titaniumdioxide）一般以两 种状态存在：金红石和锐钛矿（anatase） 。锐钛矿作为白色颜料使用是从1825年 开始的，而金红石作为白色颜料直到1938 年才开始生产。这两种物质具有相同的 化学成分而具有不同的晶体结构，XRD 是分辨这两种物质非常有效的手段。 因为金红石的存在，就使得这幅油画的创作 时间不可能早于1938年，这与凡高的生活时期 （1853~1890）是不相符的。;聚合物结晶度测定 ;1. 晶体类型的鉴别;2.聚合物结晶度测定： 结晶度是描述聚合物结构和性能的重要参数，通过成型条件可以控制结晶度，达到改善产品性能的目的。在许多情况下，并不一定需要绝对结晶度，而是从x射线衍射得到一个再现值，以便对同一种聚合物不同的样品的结晶度进行比较，这个相对值也称为结晶指数。 ; 根据待测样品的X射线衍射谱线，区分出结晶与非晶的线形轮廓，如所示。 区分结晶与非晶线形轮廓的方法有多种，人为因素较大(可用XRD自带分析软件或其它数据分析软件如Origin 或Peakfit等进行分峰拟合)。;结晶度是结晶峰面积与总面积之比;3.聚合物趋向度测定 合成纤维、薄膜是经过不同形式的拉伸工艺制成的。在拉伸和热处理过程中，高聚物的分子链沿拉方向排，用x射线衍射技术研究结晶聚合物的取向度是一种非常有用的方法，可分别用取向因子、取向度和极图表征高聚物的取向特征。 ;4.晶体粒度大小测定 通过X射线仪测量时，许多高聚物的衍射峰将变得不尖锐而弥散加宽，根据峰的宽化程度，通过谢乐公式，可以测量这类晶体的粒度大小。 L=Kλ/βCOSθ （Scherrer方程） β为该晶面衍射峰的半峰高的宽度 K为常数取决于结晶形状，通常取1 θ为衍射角;5.塑料中无机添加剂的分析;6.x射线小角散射分析 通过高