07 第七章 X射线衍射分析的应用.ppt

第七章 X射线衍射分析的应用 第一节 物相分析 一、物相定性分析 二、物相定量分析 第二节 点阵常数的精确测定 一、概述 二、校正误差的数据处理方法 西南科技大学 张宝述 XRD的应用 单一物相的鉴定或验证 物相定性分析 物相分析 混合物相的鉴定 物相定量分析 点阵常数的精确测定 晶体定向(取向) 织构分析(极图、反极图、织构的取向分布函数) 晶格畸变(微观应变)与晶粒度(晶块尺寸)测定 结晶度分析 残余应力（宏观应力）分析 非晶态材料结构径向分布函数的测定，等等。 XRD在材料科学研究中的应用举例 第一节 物相分析 物相分析（简称“相分析”）：确定物质由哪些相组成和确定各组成相的含量。 确定物质由哪些相组成称为物相定性分析（或称“定性相分析”，或称“物相鉴定”）： 确定物质中各组成相的含量称为物相定量分析（或称“定量相分析”），常以体积分数或质量分数表示。 X射线衍射物相分析（简称“X射线物相分析”）：用X射线衍射法确定物质由哪些相组成和确定各组成相的含量。 一、物相定性分析 1. 基本原理 不同结构的物相的X射线衍射花样特征不同，据此可以分析和确定样品中有哪些物相。 方法：制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照，从而确定样品的组成相。 2. PDF卡片 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。 他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（The Powder Diffraction File ）。 3. PDF卡片索引 为方便、迅速查对PDF卡片，JCPDS编辑出版了多种PDF卡片检索手册： Hanawalt无机物检查手册 Hanawalt有机相检查手册 无机相字母索引 Fink无机索引 矿物检索手册等。 检索手册按检索方法可分为两类，一类以物质名称为索引（即字母索引），另一类以d值数列为索引（即数值索引）。 （1）数值索引 以Hanawalt无机相数字索引为例。 其编排方法为：一个相一个条目，在索引中占一横行，其内容依次为按强度递减顺序排列的8条强线的晶面间距和相对强度值、化学式、卡片编号和参比强度值。条目示例如下： 芬克无机数值索引与哈那瓦特数值索引相类似，主要不同的是其以八强线条的d值循环排列，每种相在索引中可出现8次。 （2）字母索引 以物相英文名称字母顺序排列。每种相一个条目，占一横行。 条目的内容顺序为：物相英文名称、三强线d值与相对强度、卡片编号和参比强度号。条目示例如下： 4.物相定性分析的基本步骤 （1）制备待分析样品； （2）用衍射仪法或照相法获得样品衍射花样； （3）检索PDF卡片； （4）核对PDF卡片与物相判定。 5. 多相物质分析（混合物相分析） 多相物质相分析的方法是按上述基本步骤逐个确定其组成相。 多相物质的衍射花样是其各组成相衍射花样的简单叠加。 与单相物质相比，多相物质分析困难得多。 检索用的三强线不一定属于同一相，而且还可能发生一个相的某线条与另一相的某线条重叠的现象。 因此，多相物质定性分析时，需要将衍射线条轮番搭配、反复尝试，比较复杂。 分析实例，请阅读教材。 多实践！！！ 6.应注意的几个问题 （1）实验条件影响衍射花样 在查核强度数据时，要注意样品实验条件与PDF卡片实验条件之异同。 在定性分析过程中，以d值为主要依据，而相对强度仅作为参考依据。 在核查d值时，应考虑到低角度衍射线的分辨率较低，因而测量误差比高角度线条大的情况等。 （2）在分析工作中充分利用有关待分析物的化学、物理、力学性质及其加工等各方面的资料信息。 （3）固溶体相的鉴定：d值会发生变化。 （4）计算机自动检索：可节省时间，但最后必须人工核查。 二、物相定量分析 定量分析的任务：确定样品中各组成相的相对含量。 一般都采用衍射仪法。 1. 基本原理 设样品中任意一相为j，其某(HKL)衍射线强度为Ij，体积分数为fj，样品（混合物）线吸收系数为?；定量分析的基本依据是： Ij随fj的增加而增高，但由于样品对X射线的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依赖于Ij与fj及?之间的关系