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1、一，X射线衍射的应用晶体的X射线衍射图象实质上是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。每种晶体结构与其X射线衍射图之间都有着一一对应的关系。任何一种晶态物质都有自己独立的X射线衍射图谱,不会因为它种物质混聚在一起而产生变化。这就是X射线衍射物相分析方法的依据。因此每种物质都必有其特有的衍射图谱。X射线的分析方法主要是照相法和衍射仪法。劳厄等人在1912年创用的劳厄法，利用固定的单晶试样和准直的多色x射线束进行实验；Broglie于1913年首先应用的周转晶体法，利用旋转或回摆单晶试样和准直单色X射线束进行实验；德拜（Debye）、谢乐（Scherrer）和
2、HuU在1916年首先使用粉末法，利用粉末多晶试样及准直单色X射线进行实验。在照相技术上做出重要贡献的有Seemann聚焦相机、带弯晶单色器的Guinier’相机及Straumanis不对称装片法。1928年Geiger与Miiller首先应用盖革计数器制成衍射仪，但效率均较低。现代衍射仪是在20世纪40年代中期按Friedman设计制成的，包括高压发生器、测角仪和辐射计数器等的联合装置，由于目前广泛应用电子计算机进行控制和数据处理，已达到全自动化的程度。1定性分析1.1物相定性定量分析原理物相分析包括物相定性分析和定量分析。物相定性分析,就是说只要我们辨
3、认出,样品的粉末衍射图分别是和哪些已知的晶体粉末衍射相关,那么我们就可以断定该样品是由哪些晶体物相混合而组成的。显然,要把这一原理顺利地付诸应用,需要积累有大量的各种已知化合物的衍射图资料、数据作为参考标准,而且还要有一套实用的查找、对比的方法,才能迅速完成未知物衍射图的辨认、解释,得出其相组成的鉴定结论。而物相定量分析,是在定性分析的基础上,通过多次衍射扫描,再计算出每一物相所占的百分比含量。任何物质都有其反映该物质的衍射图谱,即衍射线条具有一定的晶面间距d值和相对强度I/I。当未知样品为多相混合物时,其中的各相分都将在衍射图上贡献出自己所特有的一组衍射
4、峰(一组d值)。因此当样品中含有一定量的某种相分时,则其衍射图中的某些d值与相对强度I,必定与这种相分所特有的一组d值与相对强度I全部或至少仍有的强峰(当含量较少时)相符合。由此可见,描述每张衍射图的d值和相对强度I/I1值,是鉴定各种物相的手模脚印。十分明显,如果事先对一切纯净的单相物质进行测定,并将其d值和相对强度I/I1保存在卡片上,这就是粉末衍射标准数据卡片。目前,内容最丰富、规模最大的多晶衍射数据集是由JCPDS编的粉未衍射卡片集(PDF)。(JCPDS是JointCommitteeonPowderDiffractionStandards(粉未衍
5、射标准联合委员会)的缩写)。至1987年,JCPDS卡片集有37集,化合物总数已超过50000种,并且PDF数据卡片的数目以每年2000张的速度在增长。现在将我们测得的样品衍射图的d值和相对强度I/I1与PDF卡片一一比较,若某种物质的d值和I/I1与某一卡片全部都能对上,则可初步肯定样品中含有此种物质(或相分),然后再将样品中余下的线条与别的卡片对比,这样便可逐次地鉴定样品中所含的各种相分。1.2晶体X射线衍射图的获得和数据分析基础1.3定性分析举例(a)实验条件仪器：采用日本理学Rigaku公司的D/Max-2400X型射线衍射仪,Cu靶Kα辐射，X射
6、线波长为0.154056nm，管电压40kV，管电流100mA）测试样品的晶型和粒度；采用JEM-1200EX型透射电子显微镜观察粒子的形貌,加速电压为80kV；温度：19.5℃(室温)。(b)X射线衍射分析样品的X射线衍射谱如图1所示，图中各衍射峰与标准晶态银卡片上的保持一致，粉末呈面心立方结构的晶态。衍射谱图中未见其它杂质物相衍射峰的存在，故所制产物为纯净的银粉。同时由于反应产物粒径细小衍射峰明显宽化。样品的晶粒尺寸用XRD峰的半高宽根据Scherrer公式d=0.89/(Bcosθ)估算，式中K为常数，用铜靶时近似为0.89；波长为λ=1.54056
7、A；d为粒径；θ为衍射角；B为主峰半峰宽所对应的弧度值。以(111)晶面衍射峰为基准计算得晶粒尺寸为22nm。图1:Ag纳米粉的X射线衍射谱图(XRDPatternofAgnano-particles)2.点阵常数的精确测定任何一种晶体材料,在一定条件下都有确定的点阵常数。当外界条件（如温度、压力以及化学成分、内应力等）变化时，点阵常数都会随之改变；同种合金在不同的热处理制度下会析出点阵常数不同的同一相。精确测定这些变化对研究材料的相变、固溶体含量及分解、晶体热膨胀系数、内应力、晶体缺陷等诸多问题非常有用。所以精确测定点阵常数的工作是十分必要的。2.1传统
8、的测量理论测量衍射角和衍射强度(2θ~I)曲线。为此,首先根据X射
