2025年xRD原理简介 _原创精品文档.pdfVIP

天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

X射线，又叫X光，英文简称X-ray，是一种电磁波。它的波长介于紫外线和伽玛射线之间，它的波

长分布在可见光之外，因此肉眼无法观察到。常用的X射线波长分布在0.5埃~2.5埃。正因为它是

一种电磁波，因此它与无线电波、红外线、可见光、伽玛射线等，没有本质区别，只是波长不同而已。

X射线既然是一种波，因此在特定条件下，会产生X射线干涉和衍射现象，也可以用频率、

波长来表征；

X射线还具有料子性，它能产生光电效应、荧光辐射和康普顿散射等现象。因此我们可以把

X射线看成是一个个的光子（光量子），每一个光子都具有特定的能量。光子数量可以由光电计

数器（一种传感器）捕获。

用于金属探伤的X-ray波长一般在0.05埃~1.0埃之间或更短，因为当X-ray波长愈短时，光

子能量就愈大，x-ray的穿透能力就愈强，可以检测更厚、更重的材料。因此有时，我们把波长

短的X射线为硬X射线，反之则称为软X射线。

XRD是什么意思？XRD是英文X-raydiffraction或者X-RayDiffractometer的缩写，即X射线衍

射，或X射线衍射仪。我们经常也把X射线衍射分析技术也直接称为XRD分析，或简称为XRD。

XRD分析手段有2种，分单晶X射线衍射法，多晶X射线衍射法。对应地，所用的XRD设备，也分

为单晶衍射仪和多晶衍射仪。

物相，简称为相，它是有某种晶体结构并能用化学式表征其化学成分（或有一定的成分范围）的固体

物质。化学成分不同的是不同的物相，化学成分相同而内部结构不同的，也是不同的物相。例如，同

样是铁，它能以晶体结构为体心立方结构的Fe、也能以面心立方结构的Fe、还能以体心立方结构的

高温Fe，这3种物相形式存在。

什么是物相分析？或者说什么是X射线衍射分析？其实这两者是一个问题。物相，是指具有某种晶

体结构并能用化学式表征其化学成分的固体物质，因此对每种物质或材料，常常需要弄清楚它含有什

么元素，每种元素的存在状态如何，这种回答这种元素的存在状态，即是物相分分析的问题，也称为

物相鉴定。

非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

举例来说，一种铁氧材料，用化学分析方法，可以分析出试样中含有铁和氧元素，但是不能确切知道

是氧化铁Fe2O3，还是氧化亚铁FeO，或者是磁铁Fe3O4，或者它们的混合物，更无法确切地知道

它们各自的含量。这种问题，就必须得用X射线衍射分析方法。经过X射线衍射得到衍射图谱（也

叫衍射花样），可以明确地告诉我们到底是哪种或哪几种化合物，而且经过计算，可以得到它们的各

自百分比含量。

X射线衍射图，或者说，衍射图谱是如何产生的？当一束X射线照射到一个晶体时，会受到晶体中原

子的散射，而散射波就好像是从原子中心发出，每个原子中心发出的散射波又好比一个源球面波。由

于原子在晶体中是周期排列的，这些散射球面波之间存在着固定的位相关系，它们之间又会产生干涉，

结果导致在某些散射方向的球面波相互加强，而在某些方向上相互抵消，从而也就出现衍射现象。即

在偏离原入射线方向上，只有在特定方向上出现散射线加强而在存在衍射斑点，其余方向则无衍射斑

点。这就是衍射花样的生产机理。

因为晶体结构与X射线衍射图或衍射图谱之间存在着一定的内在联系，通过衍射图谱的分析，就能测

定晶体结构和研究与结构有关的一系列问题，这就是晶体的X射线衍射分析，或者说物相分析，也有

叫XRD分析。

什么是X射线粉末衍射？是不是就是X射线衍射呢？

没错，X射线