矿物材料现代测试技术2X射线分析1

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1、第一部分X射线衍射分析1武汉理工大学资环学院管俊芳第五章.X射线结果分析1衍射结果2精确测定晶胞参数3物相鉴定2武汉理工大学资环学院管俊芳1衍射结果（1）对于照相方法：一张德拜照片测量计算出的面网间距、强度衍射方法：张衍射图谱及与图谱对应的衍射数据表第五章.X射线结果分析3武汉理工大学资环学院管俊芳1衍射结果（2）理论上，每个面网的衍射都应该在一个严格的2θ角度，但实际上，衍射峰的形状都是有一定宽度的。第五章.X射线结果分析4武汉理工大学资环学院管俊芳1衍射结果（3）为什么衍射峰有一定宽度（为什么在偏离

2、布拉格角的一个小范围内也有衍射强度）？在研究衍射方向时，是把晶体看作理想完整的，但实际晶体并非如此。既使一个小的单晶体也会有亚结构存在，他们是由许多位相差很小的亚晶块组成。另外，实际X射线也并非严格单色（具有一个狭长的波长范围），也不严格平行（或多或少有一定发散度），使得晶体中稍有位相差的各个亚晶块有机会满足衍射条件，在2θ±Δ2θ范围内发生衍射，从而使衍射强度并不严格位于布拉格角2θ处，而是有一定的角宽度。第五章.X射线结果分析5武汉理工大学资环学院管俊芳2精确测定晶胞参数（1）精确测定晶胞参数可以了

3、解物质结构的很多细微的变化信息，它可反映晶体内部成分、受力状态等的变化，可用于鉴别固溶体类型、测量固溶度、测定物质的真实密度等等。晶胞参数来源于多个d值。面网间距测定时的误差：如不考虑各种客观因素的误差（机械误差、光源误差、样品制样误差等），只从几何方面分析。根据布拉格方程＝2dsin第五章.X射线结果分析6武汉理工大学资环学院管俊芳2精确测定晶胞参数（2）当其他误差都相似的情况下，则在高角度，d值的误差明显小于低角度的误差。（即面网间距越小，误差也越小）第五章.X射线结果分析7武汉理工大学资环学院

4、管俊芳2精确测定晶胞参数（3）数学推导：＝2dsin（1）求微分＝2dsin＋2dcos（2）（2）/(1)/=d/d+ctg不考虑波长误差，则d/d＝－ctg当90度，ctg0，若恒定，则越大，计算得出的d误差越小第五章.X射线结果分析8武汉理工大学资环学院管俊芳2精确测定晶胞参数（4）因此在利用d计算晶胞参数时，要尽可能采用高角度的衍射线。对于对称比较高的晶系，可采用加权平均法得到晶胞参数。如对于等轴晶系，实际得到一系列d值：d100,d110,

5、d200,d210,d220,d222…根据每个d皆可求得a：a100,a110,a200,a210,a220,a222…a＝(a100＋2a110＋3a200＋4a210＋5a220＋6a222）/21第五章.X射线结果分析9武汉理工大学资环学院管俊芳2精确测定晶胞参数（5）另外，为了更精确地测定晶胞参数，还可以加入标准物质对每个衍射峰的位置进行校正，把标准物质和被测试样的粉末混和均匀，同时测量。用标准物质的峰位误差来校正试样峰位。常用的标准物质有：α－石英、硅、α－刚玉等。第五章.X射线结果分析10

6、武汉理工大学资环学院管俊芳3物相鉴定（1）亦称之为物相定性分析。定性分析的任务是鉴别出待测样品是由哪些物相组成。X射线之所以能用于物相分析是因为由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d以及它们的相对强度I/Io是物质的固有特性。每种物质都有特定的晶格类型和晶胞尺寸，而这些又都与衍射角和衍射强度有着对应关系，所以可以象根据指纹来鉴别人一样用衍射图像来鉴别晶体物质，即将未知物相的衍射花样与已知物相的衍射花样相比较。第五章.X射线结果分析11武汉理工大学资环学院管俊芳3物相鉴定（2）既然多晶体的衍射花样是被鉴定

7、物质的标志，那么就有必要大量搜集各种已知物质的多晶体衍射花样。Hanawalt早在30年代就开始搜集并获得了上千种已知物质的衍射花样，又将其加以科学分类，以标准卡片的形式保存这些花样，这就是粉末衍射卡片。PDF卡片(PowderDiffractionFiles)或者称之为JCPDS卡片(JointCommitteeofPowderDiffractionStandards)至今，科学家收集的衍射卡片已达近10万张。第五章.X射线结果分析12武汉理工大学资环学院管俊芳3物相鉴定：衍射卡片的内容（3）第五章.

8、X射线结果分析13武汉理工大学资环学院管俊芳3物相鉴定：衍射卡片的排列（4）第五章.X射线结果分析对于近10万张卡片，其排列基本没有规律性，只是分了无机和有机两大类。排列时，有的是按照发现的先后，有的是按照被引用进卡片库的时间。因此如果不掌握索引的方法，要查找到某一种物相所对应的卡片，几乎是完全不可能的。14武汉理工大学资环学院管俊芳3物相鉴定：衍射卡片的排列（5）第五章.X射线结果分析即使同一种物质相，也有可能有2－3张卡片，原因是，先收