x射线多晶衍射法物相分析

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1、X射线多晶衍射法物相分析1目的要求(1)掌握X射线多晶衍射法的实验原理和技术。(2)学会根据X射线衍射图，使用X射线粉末衍射索引和卡片进行物相分析。2基本原理'l')若以(代表晶体的一族晶面的指标，dh入射Xh'k'k'l是这族晶面中相邻两平面的间距，'射线与这族晶面的夹角θnhk'n满足下面布拉格方程时，就可产生衍射。'nl'sinθnh'n2dk'lk'nl'=nλ'h'式中n为整数，表示相邻两晶面的光程差为n个波，所以n又叫衍射级数，式中

2、nh'nk'nl'常hkl用hkl表示，称为衍射指标，它和晶面指标是整数位关系。当单色X射线照到多晶样品上时，由于多晶样品中含有许许多多小晶粒，它们取向随机地聚集在一起，同样一族晶面和X射线夹角为θ的方向有无数个，产生无数个衍射，形成以4入射线为中心，θ为顶角的衍射圆锥，它将对应于X射线衍射图谱的一个衍射峰。多晶样品中有许多晶面族，当它们符合衍射条件时，相应地会形成许多以入射线为中心轴张角不同的衍射线。不同的晶面其晶面间距不同，可见晶面间距决定了衍射峰的位置，而晶面间距d是晶胞参数的函数，所以衍射峰的位置是由晶胞参数所决定的。至于衍射峰的

3、强度I与结构因子｜F｜2成正比，而｜F｜2是晶胞内原子的种类、数量、坐标的函数，因此，衍射强度是由晶胞的结构所决定的。由于每一种晶体都有它特定的结构，不可能有两种不同的晶体物质具有完全相同的晶胞参数和晶胞结构，也就不会有两种不同的物质具有完全相同的衍射图，晶体衍射图就象人的指纹一样各不相同，即每种晶体都有它自己的“d/n～I”数据，可以据此来鉴别晶体物质的物相。若一物质含有多种物相，这几种物相给出各自的衍射图，彼此独立，互不相干，即由几种物相组成的固体样品的衍射图，是各个物相的衍射图，按各物相的比例，简单叠加在一起构成的。这样就十分有利于对多相体系进行全面的物相

4、分析了。国际粉末衍射标准联合会(JCPDS)已收集了几万种晶体的衍射标准数据，并编制了一套X射线粉末衍射卡片(PDF，其内容和检索方法见附2)。实际工作中只要测得试样的多晶衍射数据，再去查对粉末衍射卡片，即可鉴定试样，进行物相分析。3仪器试剂X射线衍射仪玛瑙研钵分样筛粉末样品板选择若干合适晶体的未知物样品4实验步骤(2)制样：用玛瑙研钵将样品研细后，通过325目筛，将筛下物放在样品板的槽内，略高于槽面，用不锈钢片适当压紧样品，且表面光滑平整，必要时可滴一层酒精溶液(或溶有少量苯乙烯的甲苯溶液)，然后将样品板轻轻地插在测角仪中心的样品架上。(3)测试：①首先打开冷

5、却水阀门和总电源及计算机稳压电源。②打开X射线发生器总电源，将稳压、稳流调节至最小值，关好防护罩门，调整好水量，待X射线准备(READY)指示灯亮时，可打开X光机。③打开测量记录柜电源，调整速率计的时间常数和量程，调整走纸速度，安好记录笔后打开记录仪电源，按下记录笔按钮。④打开计算机电源，在0号和1号驱动器分别插入系统盘和数据盘，并输入测量日期和时间。⑤选择工作内容(F测量)和设定计数管高压及脉高分析器的基线和窗口。⑥输入电压、电流、靶材等测试条件以及扫描方式、重复次数、扫描范围、速度、取样间隔、停留时间、文件名称和各狭缝大小等测量工作程序。事先测准测角仪的零点

6、数值，存入磁盘中，按要求输入后，仪器将测角仪自动调零。⑦输入测量程序号n1n2，则测量工作开始进行。⑧待测量工作完成后，先退掉管流，再退掉管压。⑨关闭X射线电源开关和记录仪开关。将计算机转入结束状态，取出磁盘，并关计算机。关掉记录柜开关，撕下记录的图谱，将记录笔取下，并戴好笔帽。⑩10min后，关闭循环水泵电源开关，关掉冷却水。切断稳压电源和总电源开关。5数据处理(1)衍射图上沿记录纸运转方向代表衍射角2θ的坐标，与2θ坐标垂直的方向代表衍射线2θ和值(Io的强度从衍射图上找出所有的衍射峰，并求出它们所对应的I以衍射峰的高度近似地表示衍射强度)。(2)按照布拉格

7、方程2dsinθ=λ，因λ和θ已知，故可计算出各晶面的d值，以最强衍射线的强度为i/I。I1100，求出其余各条衍射线的相对强度I1(3)将2θ＜90°的三条最强线，按顺序排好(d、、3及对应的I、)，然后按2d1I、1d2I3d5d6d4照强度顺序将其余的五条次强线排列在它们的后面(、、、、d及对应的、I4d78、I7、1，在Hanawalt索引(见附2)上找到所属的分I8)。根据最强线的晶面间距dI5、I6区，根据d、大致判断试样可能是什么物质，再根据d、、?进一步确认。若2d35d84ddd1、的数值及相对强度顺序与索引上列出的某一物质的数据基本一致，可初

8、步确d2、?、8定试样中