X射線衍射在材料分析當中的應用3頁

1、X射線衍射在材料分析當中的應用摘要：X射線衍射分析（X-raydiffraction，簡稱XRD），是利用晶體形成的X射線衍射，對物質(zhì)進行內(nèi)部原子在空間分布狀況的結(jié)構(gòu)分析方法。將具有一定波長的X射線照射到結(jié)晶性物質(zhì)上時，X射線因在結(jié)晶內(nèi)遇到規(guī)則排列的原子或離子而發(fā)生散射，散射的X射線在某些方向上相位得到加強，從而顯示與結(jié)晶結(jié)構(gòu)相對應的特有的衍射現(xiàn)象。X射線衍射方法具有不損傷樣品、無污染、快捷、測量精度高、能得到有關(guān)晶體完整性的大量信息等優(yōu)點。本文主要介紹X射線衍射分析在材料科學中應用并以測量內(nèi)應力為例對其進行具體分析。關(guān)鍵詞：材料分析，射線衍射，應用1912年勞厄衍射實驗的成功,為X射線衍射分

2、析的應用開辟了廣闊的前景。根據(jù)衍射花樣可以進行晶體和非晶體的結(jié)構(gòu)測定,研究與結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的各種問題。X射線衍射的應用已滲透到物理、化學、地質(zhì)、天文、生命科學、材料科學、石油化工、金屬冶金、醫(yī)藥等行業(yè),成為非常重要的近代物理分析方法。X射線衍射分析在石油化工領(lǐng)域的應用包括未知物物相鑒定、催化研究、結(jié)晶性聚合物研究。X射線衍射分析用于催化研究已經(jīng)有五十余年的歷史，近年來由于X射線儀的新發(fā)展以及電子計算機技術(shù)的應用，使X射線衍射成為催化研究中不可缺少的分析手段。在催化研究中的應用包括催化劑的剖析、催化劑研制及應用過程中各階段物相組成變化、活性組分變化狀況等。從催化劑的剖析結(jié)果可以推斷催化劑載體

3、和活性組分的類型。通過對催化劑研制過程中各階段的樣品分析,幫助了解工藝條件變化對各物相組成的影響。應用過程中各階段物相組成變化、活性組分變化狀況等對于尋找改善催化劑的途徑，增加其活性與選擇性是十分重要的。在催化劑的研究中,總要涉及催化劑的活性、穩(wěn)定性、失活機理等問題,這些問題與催化劑的活性物相有關(guān)。催化劑的物相組成、晶粒大小等往往是決定其活性和選擇性的重要因素。目前各衍射儀廠家都可配備各種附件裝置,包括高低溫衍射附件、原位樣品池,可以在高、低溫條件下模擬生產(chǎn)過程,測量出相變或反應動力學的各種信息,高溫加熱中樣品的晶體結(jié)構(gòu)變化或各種物質(zhì)相互熔解的變化,晶格常數(shù)漂移,熔融樣品析出晶相的識別等。為了

4、能確切測量在不同氣氛、溫度、壓力條件下催化劑等各種材料的結(jié)構(gòu)組成變化,近年設(shè)計開發(fā)了原位技術(shù)。原位分析已在紅外等儀器上有了很大程度的發(fā)展。由于X射線強度被衍射儀附件的窗口強烈衰減,金屬被等窗口厚度在微米數(shù)量級,不能承受較大壓力,附件只能在常壓或低壓下使用,并且一些反應氣體腐蝕性較強,使原位技術(shù)在衍射儀上的應用受到限制。清華大學自行設(shè)計了“原位”X射線衍射樣品池,用于催化劑的測試,研究催化劑體系的震蕩反應機理及活性物相。衍射分析還用于X型、Y型、ZSM、SAPO等各種分子篩的硅鋁比、結(jié)晶度、晶胞參數(shù)測定,各類樣品的結(jié)構(gòu)參數(shù)測定。隨著X射線衍射技術(shù)越來越先進，X射線衍射法的用途也越來越廣泛，除了在無機晶體材料中的應用，已經(jīng)在有機材料、鋼鐵冶金、以及納米材料的研究領(lǐng)域中發(fā)揮出巨大作用，并且還應用于瞬間動態(tài)過程的測量。計算機的普遍使用讓各種測量儀器的功能變得強大，測試過程變得簡單快捷，雙晶衍射、多重衍射也越來越完善。但是，隨之而來的軟件也缺陷越來越明顯，在各種分析過程中，軟件分析檢索的準確度都不盡人意。縱觀整個X射線衍射領(lǐng)域，可以看出儀器設(shè)備的精密化和多用途化是一個發(fā)展趨勢，然而各種設(shè)備運行的軟