XRD定性分析PPT精選文檔

1、1X X射線物相定性分析射線物相定性分析 2l定性分析的原理l粉末衍射卡片的組成l粉末衍射卡的索引l物相定性分析方法3組織形貌組織結(jié)構(gòu)的鑒定：金相顯微鏡，電子顯微鏡加工工藝的制定：鑄造軋制板機(jī)械加工機(jī)械精加工4567（1）由于不同的物質(zhì)各具有自己的原子種類、原子排列方式和點(diǎn)陣參數(shù)，在一定波長的X射線照射下，進(jìn)而呈現(xiàn)出特定的衍射花樣。（2）多相物質(zhì)的衍射花樣互不干擾，相互獨(dú)立，只是機(jī)械地疊加。（3）衍射花樣可以表明物相中元素的化學(xué)結(jié)合態(tài)，即相結(jié)構(gòu)。8晶胞大小與形狀晶胞中的原子種類與坐標(biāo)X射線衍射花樣的方向（位置）X射線衍射花樣的強(qiáng)度d5d4d3d2d1d5d4d3d2d1d6d7 照相法衍射花樣

2、衍射儀法衍射花樣d-I數(shù)據(jù)9 通常用d（晶面間距表征衍射線位置）和I（衍射線相對(duì)強(qiáng)度）的數(shù)據(jù)代表衍射花樣。用d-I數(shù)據(jù)作為定性相分析的基本判據(jù)。 定性相分析方法是將由試樣測得的d-I數(shù)據(jù)組與已知結(jié)構(gòu)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)d-I數(shù)據(jù)組（PDFPDF卡片）卡片）進(jìn)行對(duì)比，以鑒定出試樣中存在的物相。102.粉末衍射卡片（PDF卡片）的組成11實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：Rad.輻射種類（如Cu K)；波長；Filter濾波片；Dia.相機(jī)直徑；Cut off相機(jī)或測角儀能測得的最大面間距；Coll光闌尺寸；I/I1衍射強(qiáng)度的測量方法；d corr. abs.?所測值是否經(jīng)過吸收校正；Ref參考資料晶體學(xué)數(shù)據(jù)：晶體學(xué)數(shù)據(jù)

3、：Sys.晶系；S.G空間群；a0、b0、c0，、晶胞參數(shù)；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z晶胞中原子或分子的數(shù)目； Ref參考資料物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：、n、折射率；Sign光性正負(fù)；2V光軸夾角；D密度；mp熔點(diǎn)；Color顏色； Ref參考資料試樣來源：試樣來源：制備方法；化學(xué)分析，有時(shí)亦注明升華點(diǎn)（S.P.），分解溫度（D.T.），轉(zhuǎn)變點(diǎn)（T.P.），攝照溫度等。礦物學(xué)名稱：礦物學(xué)名稱：數(shù)據(jù)高度可靠i已指標(biāo)化和估計(jì)強(qiáng)度，但可靠性不如O可靠性較差C衍射數(shù)據(jù)來自理論計(jì)算。物相的化學(xué)式和名稱：物相的化學(xué)式和名稱：其后常有一個(gè)數(shù)字和大寫英文字母的組合說明。數(shù)字表示單胞中的原子數(shù)；英

4、文字母表示布拉菲點(diǎn)陣類型：C簡單立方；B體心立方；F面心立方；T簡單正方；U體心正方；R簡單菱方；H簡單六方；O簡單斜方；Q底心斜方；S面心斜方；M簡單單斜；N底心單斜；Z簡單三斜。123.PDF卡片的索引索引有兩類：l 以d 值數(shù)列為索引l 以物質(zhì)名為索引134.物相定性分析方法人工檢索卡片庫計(jì)算機(jī)軟件全譜擬合計(jì)算機(jī)檢索卡片數(shù)據(jù)庫原原 理理 相相 同同效效 率率 提提 高高14152.09- 2.132.471.80I“三強(qiáng)線”2.09- 2.131.801.50II“三強(qiáng)線”2.09- 2.131.801.28III“三強(qiáng)線”16171819物相定性分析所應(yīng)注意問題 1. 對(duì)于數(shù)據(jù)d值，由

5、于檢索主要利用該數(shù)據(jù)，因此處理時(shí)精度要求高，而且在檢索時(shí)，只允許小數(shù)點(diǎn)后第二位才能出現(xiàn)偏差。 2. 特別要重視低角度區(qū)域的衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因?yàn)樵诘徒嵌葏^(qū)域，衍射所對(duì)應(yīng)d值較大的晶面，不同晶體差別較大，衍射線相互重疊機(jī)會(huì)較小。 3. 在進(jìn)行多物相混合試樣檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)耐心細(xì)致地進(jìn)行檢索，力求全部數(shù)據(jù)能合理解釋，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)少數(shù)衍射線不能解釋的情況。在物相定性分析過程中，盡可能地與其它的相分析結(jié)合起來，互相配合，互相印證。20茍中平、石永良、余以明、諸建陽、何聯(lián)茍中平、石永良、余以明、諸建陽、何聯(lián)21物相定量分析目的物相定量分析目的在多相混合物中確定各相的含量在多相混合物中確定各相的含量基本原理定量分

6、析的基本原理是物質(zhì)各相的定量分析的基本原理是物質(zhì)各相的衍射線衍射線的強(qiáng)度的強(qiáng)度隨該相在混合物中相對(duì)含量的增加隨該相在混合物中相對(duì)含量的增加而增加。而增加。22 表示入射線強(qiáng)度，各參數(shù)都是表示入射線強(qiáng)度，各參數(shù)都是單相單相物質(zhì)的衍射參物質(zhì)的衍射參量。量。對(duì)多相混合物，對(duì)多相混合物，l l應(yīng)為混合物的吸收系數(shù)應(yīng)為混合物的吸收系數(shù)其余均與含量無關(guān)（記為其余均與含量無關(guān)（記為K1，未知常數(shù)）。則：，未知常數(shù)）。則： I= K1 C/23該公式表示了待測物相的在試樣中的該公式表示了待測物相的在試樣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與衍射與衍射峰強(qiáng)度峰強(qiáng)度之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 對(duì)對(duì)和和兩相，各自密度分別為兩相，各自

7、密度分別為和和，線吸收系數(shù)為，線吸收系數(shù)為和和, , ,質(zhì)量百分比分別為質(zhì)量百分比分別為x x和和x x?；旌衔锏木€吸收系數(shù)：混合物的線吸收系數(shù)： （ x/ + x/） C = V/ V = x/ 因此，因此， 相的衍射強(qiáng)度公式：相的衍射強(qiáng)度公式： I= K1 C/ = K1 x/( x/ + x/ ) = K1 x/x(/- /) + / = K1 x/(A x+B)24物相定量分析的具體方法有物相定量分析的具體方法有: :外標(biāo)法（單線條法）外標(biāo)法（單線條法）內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法K K值法值法直接比較法直接比較法( (絕熱法）絕熱法）251 1、外標(biāo)法、外標(biāo)法（單線條法）（單線條法）將將所需物相所需

8、物相的的純物質(zhì)純物質(zhì)另外另外單獨(dú)標(biāo)定單獨(dú)標(biāo)定，然后與多相混合物中，然后與多相混合物中待測相的待測相的相應(yīng)衍射線強(qiáng)度相應(yīng)衍射線強(qiáng)度相比較。相比較。如兩相混合物（如兩相混合物（+ +）：）：I= K1 x/x(/- /) + / 對(duì)純對(duì)純相相(I)0 = K1/ 二者相除可消掉二者相除可消掉K1，得，得 I/ (I)0 = x(/) /x(/- /) + / 測出測出I和和 (I)0 ，已知各相的質(zhì)量吸收系數(shù)，已知各相的質(zhì)量吸收系數(shù)，即可求得即可求得x。也可以確定若干個(gè)也可以確定若干個(gè)x，在相同條件下測出同一根衍射線條的，在相同條件下測出同一根衍射線條的強(qiáng)度強(qiáng)度I ，作出定標(biāo)曲線，根據(jù)定標(biāo)曲線中，

9、作出定標(biāo)曲線，根據(jù)定標(biāo)曲線中I/ (I)0 的值，可以的值，可以很容易確認(rèn)很容易確認(rèn)相相 的含量的含量26不必在試樣中加入無關(guān)的相，可以定量計(jì)算混合物不必在試樣中加入無關(guān)的相，可以定量計(jì)算混合物中單相的含量。中單相的含量。需要配制不同需要配制不同含量的樣品做定標(biāo)曲線，過程較為含量的樣品做定標(biāo)曲線，過程較為復(fù)雜。復(fù)雜。27在被測在被測粉末樣品粉末樣品中加入一種恒定的中加入一種恒定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制成復(fù)合試樣。制成復(fù)合試樣。通過測復(fù)合試樣中待測相的某一衍射線強(qiáng)度與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)某一通過測復(fù)合試樣中待測相的某一衍射線強(qiáng)度與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)某一衍射線強(qiáng)度之比，測定待測相含量。衍射線強(qiáng)度之比，測定待測相含量。 標(biāo)樣

10、標(biāo)樣：常用：常用AlAl2 2O O3 3, SiO, SiO2 2, NiO, NiO 若被測試樣含、等若被測試樣含、等n n個(gè)相，欲測個(gè)相，欲測A A相，可摻內(nèi)標(biāo)物相，可摻內(nèi)標(biāo)物質(zhì)質(zhì)S S，此時(shí)相的體積分?jǐn)?shù)分別為，此時(shí)相的體積分?jǐn)?shù)分別為A A 和和A A ，而，而為標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在復(fù)合試樣中的體積分?jǐn)?shù)，則在復(fù)合試樣中：準(zhǔn)物質(zhì)在復(fù)合試樣中的體積分?jǐn)?shù)，則在復(fù)合試樣中：A ， IA / IS A A x xA A s s x xA A K4xA K KS Sx xA A 因因 xA A = = xA A(1- (1- xS S) ) 此時(shí)此時(shí)A A相含量相含量 xA A與與IA / IS 線性相關(guān)

11、。線性相關(guān)。 2 2、內(nèi)標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法28ASSAxKII/做出做出A相與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)復(fù)合試樣的相與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)復(fù)合試樣的定標(biāo)曲線定標(biāo)曲線，即，事先測量出一，即，事先測量出一套由已知套由已知A相濃度的原始試樣和恒定濃度的表征物質(zhì)（即相濃度的原始試樣和恒定濃度的表征物質(zhì)（即x不不變）組成的復(fù)合試樣，做出定標(biāo)曲線變）組成的復(fù)合試樣，做出定標(biāo)曲線,測定其測定其IA / IS ，則，則KS就可就可以確定。以確定。29原理：由內(nèi)標(biāo)法可得原理：由內(nèi)標(biāo)法可得 I Ii i/ /I IS S=(=(C Ci ix xi i/ /i i)/()/(C CS Sx xS S/ /S S), ), 令令 K Ki i = (

12、= (C Ci i/ /i i)/()/(C CS S/ /S S) )， 則有則有 I Ii i/ /I IS S= = K Ki ix xi i/ /x xS S K Ki i的處理的處理：純待測物純待測物與參比物與參比物1 1：1 1混合?；旌稀? (以以AlAl2 2O O3 3為參比物質(zhì)為參比物質(zhì)) )在待測樣品中加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)在待測樣品中加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)x xS S的參比物的參比物S S，則任意相，則任意相i i和參比和參比物物S S而言有：而言有： x xi i = = x xS S ( (I Ii i/I/IS S)/)/K Ki i，則則i i相在原始樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相在原

13、始樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) X Xi i = = x xi i/(1- /(1- x xi i) )K K值法不需作復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)曲線，無繁雜計(jì)算，從而節(jié)省了分析時(shí)值法不需作復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)曲線，無繁雜計(jì)算，從而節(jié)省了分析時(shí)間，應(yīng)用較廣。間，應(yīng)用較廣。但與內(nèi)標(biāo)法一樣，必須提供純樣品物質(zhì)，受到一但與內(nèi)標(biāo)法一樣，必須提供純樣品物質(zhì)，受到一定限制。定限制。30K值法法可以判斷樣品中是否有非晶物質(zhì)存在。如左右，則樣品中所有物相均為結(jié)晶相，強(qiáng)度數(shù)據(jù)可靠；如左右，則樣品中所有物相均為結(jié)晶相，強(qiáng)度數(shù)據(jù)可靠；如左如左 右右, ,表明強(qiáng)度數(shù)據(jù)或表明強(qiáng)度數(shù)據(jù)或K K值有誤。值有誤。K K值法不需作復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)曲線，無繁雜計(jì)算，從而節(jié)

14、省了分析時(shí)值法不需作復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)曲線，無繁雜計(jì)算，從而節(jié)省了分析時(shí)間，應(yīng)用較廣。間，應(yīng)用較廣。但與內(nèi)標(biāo)法一樣，必須提供純樣品物質(zhì)，受到一但與內(nèi)標(biāo)法一樣，必須提供純樣品物質(zhì)，受到一定限制。定限制。01)(xxIxxIKIxIxKIssissniiissiii10sxxX0表示原始物質(zhì)在混合樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示原始物質(zhì)在混合樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)31定量相分析時(shí)不與系統(tǒng)以外發(fā)生關(guān)系。定量相分析時(shí)不與系統(tǒng)以外發(fā)生關(guān)系。用試樣中的用試樣中的某一個(gè)相作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)直接進(jìn)行比較某一個(gè)相作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)直接進(jìn)行比較。特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1 1）不需摻入）不需摻入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，減少實(shí)測工作量。，減少實(shí)測工作量。 （2 2）既適

15、用于粉末試樣，也適用于）既適用于粉末試樣，也適用于塊體試樣。塊體試樣。特別適用于特別適用于金屬材料。金屬材料。 （3 3）不能測定含）不能測定含未知相未知相的多相混合試樣。的多相混合試樣。32根據(jù)衍射強(qiáng)度公式設(shè)定根據(jù)衍射強(qiáng)度公式設(shè)定K K和和R , R , 使得使得兩相衍射線條強(qiáng)度比，求得兩相衍射線條強(qiáng)度比，求得 C /C I / I I =R C /R C 若只有若只有 和和 兩相，則兩相，則C C C C 1 1，即可求出即可求出若有第三相碳化物若有第三相碳化物C C存在，加測存在，加測I Ic c求求I / I Ic c及及R /R Rc c，求得，求得C /Cc c因因C+ C+ Cc

16、 = 1，即可定量求出，即可定量求出IIRR1100CIIRR1100cCCVKRI2)(cossin2cos1)1(22222MHKLcePFVRrcmeIK323424033優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 省去了加入省去了加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的操作過程的操作過程 ( (研磨，混研磨，混合等合等) )，避免了，避免了增加額外的線條增加額外的線條，減少了譜線重疊的，減少了譜線重疊的機(jī)會(huì)機(jī)會(huì). . 再有，由于沒有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的稀釋作用，微量再有，由于沒有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的稀釋作用，微量相的線相的線強(qiáng)度不受影響強(qiáng)度不受影響，防止了檢測靈敏度的下降。，防止了檢測靈敏度的下降。不足：不足：(1) K(1) K值法可以只測量一個(gè)目的相，也可以測量全部值法可以只測量一個(gè)目的