XRD粉晶衍射仪对天然岩石矿物成分含量测定的研究 .pdfVIP

XRD粉晶衍射仪对天然岩石矿物成分含量测定的研究

张悦;马梦玲;张桂凤;刘二情;王艳凯;何丽

【摘要】XRD粉晶衍射仪在物质结构测定方面发挥着重要的作用,其被广泛应用于

金属学、材料学、地质学、药物学、化学等多个领域.本文对XRD粉晶衍射仪的基

本工作原理进行了简要的介绍,并对其在天然岩石矿物成分含量测定方面的功能予

以分析,最终能够得出XRD粉晶衍射仪在天然岩石矿物成分含量测定方面具有非常

强大的功能,在矿物学领域具有非常广阔的应用前景.

【期刊名称】《世界有色金属》

【年(卷),期】2017(000)002

【总页数】2页(P201-202)

【关键词】XDR粉晶衍射仪;天然岩石;矿物成分;含量测定

【作者】张悦;马梦玲;张桂凤;刘二情;王艳凯;何丽

【作者单位】河北省区域地质矿产调查研究所,河北廊坊065000;河北省区域地质

矿产调查研究所,河北廊坊065000;河北省区域地质矿产调查研究所,河北廊坊

065000;河北省区域地质矿产调查研究所,河北廊坊065000;河北省区域地质矿产

调查研究所,河北廊坊065000;河北省区域地质矿产调查研究所,河北廊坊065000

【正文语种】中文

【中图分类】P575

天然岩石的构成成分复杂多样，利用先进的仪器对其成分、结构与性质等要素进行

分析是矿物学、岩石学研究的主要内容。XRD粉晶衍射仪是一种比较先进的用于

矿物岩石定性与定量分析的设备，近些年来，随着该项技术的不断发展，XRD粉

晶衍射仪在矿物、岩石研究中的应用领域也不断扩大，比如矿物岩石专家运用

XDR粉晶衍射仪研究矿物结晶的过程与相转变，研究矿物表面物相，研究矿物的

缺陷，研究矿物晶体结构等方面[1]。

XRD粉晶衍射仪的技术基础是布拉格实验装置，在此基础上吸纳了机械和电子等

方面的技术得以成型。XRD粉晶衍射仪主要包括XRD发生器（即X射线衍射发

生器）、测角仪、辐射探测器与辐射探测电路等四个部分构成，通过X射线对多

晶体样本进行照射，利用辐射探测器对衍射信息进行记录的设备。随着电子信息技

术的不断发展，新型的XRD粉晶衍射仪已经具备了先进的计算机软件操作系统，

使用起来更加便捷，操作的精准度也大大提升。

XRD粉晶衍射仪同聚焦法的成像原理一致，然而其记录方式与相应的衍射方法却

存在差异。XRD粉晶衍射仪采用带有一定发散度的入射线，也使用同一圆周上的

同弧圆周角想等的聚焦原理，不同之处在于其聚焦圆半径随着2θ的变化而产生相

应的变动。XRD粉晶衍射仪的工作原理如下所示：通过一个高压发射器产生一个

设定好的高压至X射线管的两极，阴极产生的阴极电子流触碰到阳极就会产生X

射线，产生的X射线通过梭拉狭缝S1，经发散狭缝FS直接照射至岩石样品表面，

衍射线分别通过散射狭缝JS、梭拉狭缝S2、接收狭缝FSS,然后至石墨单色器，最

终被收入检测器中，检测器对接收的衍射线进行检测分析，将检测结果转换成电信

号，通过先进的计算机技术的处理变为可见的数字信息。在实际的操作过程中，样

品台与检测样品按照相应的步径与速度转过角度θ（掠射角），检测器也随之转过

衍射角2θ（2倍于掠射角），此种驱动的方式也被叫做θ-2θ方式。

通常情况下，天然岩石的矿物成分是多种多样的，岩石学研究的一个重要方面就是

对岩石的矿物成分进行测定，所以对矿物进行定性分析是粉晶XRD在矿物岩石学

研究中的重要功能。除此之外，因为天然岩石在成分构成、形成条件等方面存在较

多差异，使用普通的方法很难辨别其中的差别，利用XRD粉晶衍射仪对相关要素

进行检测，能够快速准确的得到期望中的结果。随着矿物XRD粉晶衍射数据库的

不断完善与信息技术的不断进步，利用X射线衍射技术对矿物进行定性分析已经

非常容易了，而大功率X射线源的出现更使得对微量矿物的检测成为可能。除此

之外，XRD粉晶衍射仪法还能够用于矿物的定量相分析中，然而由于定量相分析

对于实验的要求较高，且客观的岩石矿物样本较难获得，最终的分析结果差异较大，

因此对于矿物的XRD粉晶衍射定量相分析的使用较少[2]。

矿物晶体的X射线衍射图像从本质上来看属于晶体微观结构的一种十分精细的转

化，所有的晶体结构都与其X射线衍射图存在着某种精妙的联系。之所以能够检

测矿物岩石中某种物质的存在，是因为该物质的X射线衍射图谱并不会由于其他

物质的存在而发生显著的变化，因此X射线衍射物相分析得以成立[3]。通