(完整word版)Jade定性分析的步骤.pdf

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1、Jade 定性分析的步骤Jade物相定性分析，它的基本原理是基于以下三条原则：（1）任何一种物相都有其特征的衍射谱；（2）任何两种物相的衍射谱不可能完全相同；（3）多相样品的衍射峰是各物相的机械叠加。因此，通过实验测量或理论计算，建立一个“已知物相的卡片库”，将所测样品的图谱与PDF 卡片库中的“标准卡片”一一对照，就能检索出样品中的全部物相。物相检索的步骤包括：（1）给出检索条件：包括检索子库（有机还是无机、矿物还是金属等等）、样品中可能存在的元素等；（2）计算机按照给定的检索条件进行检索，将最可能存在的前100 种物相列出一个表；（3）从列表中检定出一定存在的物相。一般来说，判断一个相是否

2、存在有三个条件：（1）标准卡片中的峰位与测量峰的峰位是否匹配，换句话说，一般情况下标准卡片中出现的峰的位置，样品谱中必须有相应的峰与之对应，即使三条强线对应得非常好，但有另一条较强线位置明显没有出现衍射峰，也不能确定存在该相，但是，当样品存在明显的择优取向时除外，此时需要另外考虑择优取向问题；（2）标准卡片的峰强比与样品峰的峰强比要大致相同，但一般情况下，对于金属块状样品、薄膜样品、涂层样品等，由于择优取向存在，导致峰强比不一致，因此，峰强比仅可作参考；（3）检索出来的物相包含的元素在样品中必须存在，如果检索出一个FeO 相，但样品中根本不可能存在Fe元素，则即使其它条件完全吻合，也不能确定样

3、品中存在该相，此时可考虑样品中存在与FeO 晶体结构大体相同的某相。当然，如果你自己也不能确定样品会不会受 Fe 污染，你就得去做做元素分析再来了。对于无机材料和粘土矿物，一般参考“特征峰”来确定物相，而不要求全部峰的对应，因为一种粘土矿物中可能包含的元素也可能不同。下面介绍 Jade 中物相检索的步骤。第一轮检索：不做限定检索。打开一个图谱，不作任何处理，鼠标右键点击“S/M”按钮，打开检索条件设置对话框，去掉“Use chemistry filter”选项的对号，同时选择多种PDF 子库，检索对象选择为主相（S/M Focus on Major Phases）再点击“OK”按钮，进入“Se

4、arch/Match Display”窗口。第二轮：限定条件的检索。限定条件主要是限定样品中存在的“元素”或化学成分，在“Use chemistry filter”选项前加上对号，进入到一个元素周期表对话框。将样品中可能存在的元素全部输入，点击“OK”，返回到前一对话框界面，此时可选择检索对象为次要相或微量相（S/M Focus on Minor Phases 或 S/M Focus on Trace Phases）。其它下面的操作就完全相同了。此步骤一般能将剩余相都检索出来。如果检索尚未全部完成，即还有多余的衍射线未检定出相应的相来，可逐步减少元素个数，重复上面的步骤，或按某些元素的组合，尝

5、试一些化合物的存在。如某样品中可能存在Al,Sn,O,Ag 等元素，可尝是否存在Sn-O 化合物，此时元素限定为Sn 和 O，暂时去掉其它元素。在化学元素选定时，有三种选择，即“不可能”、“可能”和“一定存在”。见图 3。精品资料-欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 1 页，共 4 页 -图 3 元素选择界面第三轮：单峰搜索。如果经过前两轮尚有不能检出的物相存在，也就是有个别的小峰未被检索出物相来，那么，此时最有可能成功的就是单峰搜索。在一般的教材上都有“三强线”检索法，这里使用单峰搜索，即指定一个未被检索出的峰，在PDF 卡片库中搜索在此处出现衍射峰的物相列表，然后从列表中检出物相。方法如下：

6、在主窗口中选择“计算峰面积”按钮，在峰下划出一条底线，该峰被指定，鼠标右键点击“S/M”，此时，检索对象变为灰色不可调（Jade 5中显示为“Painted Peaks”）。此时，你可以限定元素或不限定元素，软件会列出在此峰位置出现衍射峰的标准卡片列表。其它操作则无别样。物相鉴定中应注意的问题实验所得出的衍射数据，往往与标准卡片或表上所列的衍射数据并不完全一致，通常只能是基本一致或相对地符合。尽管两者所研究的样品确实是同一种物相，也会是这样。因而，在数据对比时注意下列几点，可以有助于作出正确的判断。（1）d 的数据比I/Il数据重要。即实验数据与标准数据两者的d 值必须很接近，一般要求其相对误

7、差在上1以内。I/Il值容许有较大的误差。这是因为面网间距d 值是由晶体结构决定的，它是不会随实验条件的不同而改变的，只是在实验和测量过程中可能产生微小的误差。然而。I/Il值却会随实验条件(如靶的不同、制样方法的不同等)不同产生较大的变化。（2）强线比弱线重要，特别要重视d 值大的强线。这是因为强线稳定也较易测得精确；而弱线强度低而不易察觉，判断准确位置也困难，有时还容易缺失。（3）若实测的衍射数据较卡片中的少几个弱线的衍射数据，不影响物相的鉴定。精品资料-欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 2 页，共 4 页 -晶体晶粒大小和晶格畸变的测定实验原理X 射线衍射峰的宽化主要有三个因素造成的：仪

8、器宽化（本征宽化），晶块细化和微观应变。要计算晶粒尺寸或微观应变，首先第一步应当从测量的宽度中扣除仪器的宽度，得到晶粒细化或微观应变引起的真实加宽。但是，这种线形加宽效应不是简单的机械叠加，而是它们形成的卷积。所以，我们得到一个样品的衍射谱以后，首先要做的是从中解卷积，得到样品因为晶粒细化或微观应变引起的加宽FW（S）。这个解卷积的过程非常复杂，解卷积的过程，Jade按下列公式进行计算。式中 D 称为反卷积参数，可以定义为1-2 之间的值。一般情况下，衍射峰图形可以用柯西函数或高斯函数来表示，或者是它们二者的混合函数。如果峰形更接近于高斯函数，设为 2，如果更接近于柯西函数，则取D=1。另外，

9、当半高宽用积分宽度代替时，则应取D 值为 1。D 的取值大小影响实验结果的单值，但不影响系列样品的规律性。因晶粒细化和微观应变都产生相同的结果，那么我们必须分三种情况来说明如何分析。（1）如果样品为退火粉末，则无应变存在，衍射线的宽化完全由晶粒比常规样品的小而产生。这时可用谢乐方程来计算晶粒的大小。式中 Size 表示晶块尺寸（nm），K 为常数，一般取K=1，是 X 射线的波长(nm)，FW（S）是试样宽化(Rad)，则是半衍射角(Rad)。计算晶块尺寸时，一般采用低角度的衍射线，如果晶块尺寸较大，可用较高衍射角的衍射线来代替。晶粒尺寸在30nm 左右时，计算结果较为准确，此式适用范围为1-

10、100nm。超过 100nm 的晶块尺寸不能使用此式来计算，可以通过其它的照相方法计算。（2）如果样品为合金块状样品，本来结晶完整，而且加工过程中无破碎，则线形的宽化完全由微观应变引起。式中 Strain 表示微观应变，它是应变量对面间距的比值，用百分数表示。（3）如果样品中同时存在以上两种因素，需要同时计算晶粒尺寸和微观应变。情况就复杂了，因为这两种线形加宽效应也不是简单的机械叠加，而是它们形成的卷积。使用与前面解卷积类似的公式解出两种因素的大小。由于同时要求出两个未知数，因此靠一条谱线不能完成。一般使用Hall 方法：测量二个以上的衍射峰的半高宽FW（S），由于晶块尺寸与晶面精品资料-欢迎

11、下载-欢迎下载 名师归纳-第 3 页，共 4 页 -指数有关，所以要选择同一方向衍射面，如（111）和（222），或（200）和（400）。以为横坐标，作图，用最小二乘法作直线拟合，直线的斜率为微观应变的两倍，直线在纵坐标上的截距即为晶块尺寸的倒数。使用 Jade 测定晶体晶粒大小和畸变的基本操作过程如下：（1）以慢速度，最好是步进扫描方式测量样品的两个以上的衍射峰（最好是同一晶面的二级衍射）。（2）读入 Jade，进行物相检索、扣除景和K2、平滑，全谱拟合。（3）选择菜单“Report-Size&Strain Plot”命令，显示计算对话框。见图 1.（4）根据样品的实际情况在Size only,Strain Only,Size/strain三种情况下选择一种情况。（5）调整 D值。（6）查看仪器半高宽补正曲线是否正确。（7）保存，其中Save 保存当前图片，Export 保存文本格式的计算结果。图 1 Size&strain plot 对话框精品资料-欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 4 页，共 4 页 -