《XRD定性分析》PPT课件.ppt

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1、X X射线物相定性分析射线物相定性分析 l定性分析的原理l粉末衍射卡片的组成l粉末衍射卡的索引l物相定性分析方法相结构相结构相结构相结构组织形貌组织结构的鉴定：X X射线物相分析射线物相分析射线物相分析射线物相分析金相显微镜，电子显微镜加工工艺的制定：铸造轧制板机械加工表面处理表面处理表面处理表面处理机械精加工热处理热处理热处理热处理（1）由于不同的物质各具有自己的原子种类、原子排列方式和点阵参数，在一定波长的X射线照射下，进而呈现出特定的衍射花样。（2）多相物质的衍射花样互不干扰，相互独立，只是机械地叠加。（3）衍射花样可以表明物相中元素的化学结合态，即相结构。晶胞大小与形状晶胞中的原子种类

2、与坐标X射线衍射花样的方向（位置）X射线衍射花样的强度d5d4d3d2d1d5d4d3d2d1d6d7照相法衍射花样衍射仪法衍射花样d-I数据通常用d（晶面间距表征衍射线位置）和I（衍射线相对强度）的数据代表衍射花样。用d-I数据作为定性相分析的基本判据。定性相分析方法是将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组（PDFPDF卡片）卡片）进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。2.粉末衍射卡片（PDF卡片）的组成实实验验条条件件：Rad.辐射种类（如CuK)；波长；Filter滤波片；Dia.相机直径；Cutoff相机或测角仪能测得的最大面间距；Coll光阑尺寸；I/I1衍射强度的

3、测量方法；dcorr.abs.?所测值是否经过吸收校正；Ref参考资料晶晶体体学学数数据据：Sys.晶系；S.G空间群；a0、b0、c0，、晶胞参数；A=a0/b0，C=c0/b0；Z晶胞中原子或分子的数目；Ref参考资料物物理理性性质质：、n、折射率；Sign光性正负；2V光轴夹角；D密度；mp熔点；Color颜色；Ref参考资料试试样样来来源源：制备方法；化学分析，有时亦注明升华点（S.P.），分解温度（D.T.），转变点（T.P.），摄照温度等。矿物学名称：矿物学名称：数据高度可靠i已指标化和估计强度，但可靠性不如O可靠性较差C衍射数据来自理论计算。物物相相的的化化学学式式和和名名称称：

4、其后常有一个数字和大写英文字母的组合说明。数字表示单胞中的原子数；英文字母表示布拉菲点阵类型：C简单立方；B体心立方；F面心立方；T简单正方；U体心正方；R简单菱方；H简单六方；O简单斜方；Q底心斜方；S面心斜方；M简单单斜；N底心单斜；Z简单三斜。3.PDF卡片的索引索引有两类：l以d 值数列为索引l 以物质名为索引4.物相定性分析方法人工检索卡片库计算机软件全谱拟合计算机检索卡片数据库原原 理理 相相 同同效效 率率 提提 高高2.09-2.132.471.80I“三强线”2.09-2.131.801.50II“三强线”2.09-2.131.801.28III“三强线”物相定性分析所应注意

5、问题1.对于数据d值，由于检索主要利用该数据，因此处理时精度要求高，而且在检索时，只允许小数点后第二位才能出现偏差。2.特别要重视低角度区域的衍射实验数据，因为在低角度区域，衍射所对应d值较大的晶面，不同晶体差别较大，衍射线相互重叠机会较小。3.在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致地进行检索，力求全部数据能合理解释，但有时也会出现少数衍射线不能解释的情况。在物相定性分析过程中，尽可能地与其它的相分析结合起来，互相配合，互相印证。苟中平、石永良、余以明、诸建阳、何联苟中平、石永良、余以明、诸建阳、何联物相定量分析目的物相定量分析目的在多相混合物中确定各相的含量在多相混合物中确定各相的含量基本原

6、理定量分析的基本原理是物质各相的定量分析的基本原理是物质各相的衍射线衍射线的强度的强度随该相在混合物中相对含量的增加随该相在混合物中相对含量的增加而增加。而增加。表示入射线强度，各参数都是表示入射线强度，各参数都是单相单相物质的衍射参量。物质的衍射参量。对多相混合物，对多相混合物，l l应为混合物的吸收系数应为混合物的吸收系数其余均与含量无关（记为其余均与含量无关（记为K1，未知常数）。则：，未知常数）。则：I=K1 C/该公式表示了待测物相的在试样中的该公式表示了待测物相的在试样中的质量分数质量分数与衍射与衍射峰强度峰强度之之间的关系。间的关系。对对和和两相，各自密度分两相，各自密度分别为和

7、和，线吸收系数吸收系数为和和,质量百分比分量百分比分别为x x和和x x。混合物的线吸收系数：混合物的线吸收系数：（x/+x/）C=V/V=x/因此，因此，相的衍射相的衍射强度公式：度公式：I=K1 C/=K1 x/(x/+x/)=K1 x/x(/-/)+/=K1 x/(A x+B)物相定量分析的具体方法有物相定量分析的具体方法有:外外标法（法（单线条法）条法）内内标法法K K值法法直接比直接比较法法(绝热法）法）1 1、外、外标法法（单线条法）条法）将将所需物相所需物相的的纯物质纯物质另外另外单独标定单独标定，然后与多相混合物中，然后与多相混合物中待测相的待测相的相应衍射线强度相应衍射线强度

8、相比较。相比较。如两相混合物（如两相混合物（+）：）：I=K1 x/x(/-/)+/对纯对纯相相(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(/-/)+/测出测出I和和(I)0，已知各相的质量吸收系数，已知各相的质量吸收系数，即可求得即可求得x。也可以确定若干个也可以确定若干个x，在相同条件下测出同一根衍射线条的，在相同条件下测出同一根衍射线条的强度强度I，作出定标曲线，根据定标曲线中，作出定标曲线，根据定标曲线中I/(I)0 的值，可的值，可以很容易确认以很容易确认相相 的含量的含量不必在不必在试样中加入无关的相，可以定量中加入无关的相，可以定量计算混

9、合物算混合物中中单相的含量。相的含量。需要配制不同需要配制不同 含量的含量的样品做定品做定标曲曲线，过程程较为复复杂。在被在被测粉末粉末样品品中加入一种恒定的中加入一种恒定的标准物准物质制成复合制成复合试样。通通过测复合复合试样中待中待测相的某一衍射相的某一衍射线强度与内度与内标物物质某一某一衍射衍射线强度之比，度之比，测定待定待测相含量。相含量。标样：常用：常用AlAl2 2O O3 3,SiO,SiO2 2,NiO,NiO 若被若被测试样含、等含、等n n个相，欲个相，欲测A A相，可相，可掺内内标物物质S S，此，此时相的体相的体积分数分分数分别为A A 和和A A ，而，而为标准物准物

10、质在复合在复合试样中的体中的体积分数，分数，则在复合在复合试样中：中：A，IA/IS A A x xA A s s x x A A K4xA K KS Sx xA A 因因 xA A=xA A(1-(1-xS S)此此时A A相含量相含量 xA A与与IA/IS 线性相关。性相关。2 2、内标法、内标法做出做出A相与标准物质复合试样的相与标准物质复合试样的定标曲线定标曲线，即，事先测量出一，即，事先测量出一套由已知套由已知A相浓度的原始试样和恒定浓度的表征物质（即相浓度的原始试样和恒定浓度的表征物质（即x不不变）组成的复合试样，做出定标曲线变）组成的复合试样，做出定标曲线,测定其测定其IA/I

11、S，则，则KS就就可以确定。可以确定。原理：由内原理：由内标法可得法可得 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 =(=(C Ci i/i i)/()/(C CS S/S S)，则有有 I Ii i/I IS S=K Ki ix xi i/x xS S K Ki i的的处理理：纯待待测物物与参比物与参比物1 1：1 1混合。混合。(以以AlAl2 2O O3 3为参比物参比物质)在待在待测样品中加入一定品中加入一定质量分数量分数x xS S的参比物的参比物S S，则任意相任意相i i和参比和参比物

12、物S S而言有：而言有：x xi i=x xS S (I Ii i/I/IS S)/)/K Ki i，则i i相在原始相在原始样品中的品中的质量分数量分数 X Xi i =x xi i/(1-/(1-x xi i)K K值法不需作复法不需作复杂的的标准曲准曲线，无繁，无繁杂计算，从而算，从而节省了分析省了分析时间，应用用较广。广。但与内但与内标法一法一样，必，必须提供提供纯样品物品物质，受到一，受到一定限制。定限制。K值法法可以判断样品中是否有非晶物质存在。如左右，则样品中所有物相均为结晶相，强度数据可靠；如左右，则样品中所有物相均为结晶相，强度数据可靠；如左如左 右右,表明强度数据或表明强度

13、数据或K K值有误。值有误。K K值法不需作复杂的标准曲线，无繁杂计算，从而节省了分析时值法不需作复杂的标准曲线，无繁杂计算，从而节省了分析时间，应用较广。间，应用较广。但与内标法一样，必须提供纯样品物质，受到一但与内标法一样，必须提供纯样品物质，受到一定限制。定限制。X0表示原始物质在混合样品中的质量分数表示原始物质在混合样品中的质量分数定量相分析定量相分析时不与系不与系统以外以外发生关系。生关系。用用试样中的中的某一个相作某一个相作标准物准物质直接直接进行比行比较。特点：特点：（1 1）不需）不需掺入入内内标物物质，减少，减少实测工作量。工作量。（2 2）既适用于粉末）既适用于粉末试样，也

14、适用于，也适用于块体体试样。特特别适用于适用于金属材料。金属材料。（3 3）不能）不能测定含定含未知相未知相的多相混合的多相混合试样。根据衍射强度公式设定根据衍射强度公式设定K K和和R ,R ,使得使得两相衍射两相衍射线条条强度比，求得度比，求得 C/C I /I I=R C/R C 若只有若只有 和和 两相，两相，则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，加存在，加测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=1，即可定量求出，即可定量求出优点点:省去了加入省去了加入内内标物物质的操作的操作过

15、程程 (研磨，混合研磨，混合等等)，避免了，避免了增加增加额外的外的线条条，减少了，减少了谱线重叠的机重叠的机会会.再有，由于没有内再有，由于没有内标物物质的稀的稀释作用，微量相的作用，微量相的线强度不受影响度不受影响，防止了，防止了检测灵敏度的下降。灵敏度的下降。不足：不足：(1)K(1)K值法可以只法可以只测量一个目的相，也可以量一个目的相，也可以测量全部量全部目的相，而目的相，而绝热法法则必必须同同时测出所有相出所有相。(2)K(2)K值法可以法可以测定含有定含有未知相未知相的多相混合物的多相混合物试样(未未知相不是目的相知相不是目的相)，绝热法却不能。法却不能。(3)K(3)K值法能判断是否存在法能判断是否存在非非结晶物晶物质(如果左如果左 右即右即表示存在非表示存在非结晶物晶物质)，绝热法法则不能。不能。1 1 择优取向择优取向择优取向择优取向 多个线对测量多个线对测量多个线对测量多个线对测量2 2 其它相的干扰其它相的干扰其它相的干扰其它相的干扰 避免重叠避免重叠避免重叠避免重叠3 3 局部吸收局部吸收局部吸收局部吸收 充分粉碎充分粉碎充分粉碎充分粉碎4.4.消光效应消光效应消光效应消光效应 选择反射本领较低的衍射线选择反射本领较低的衍射线选择反射本领较低的衍射线选择反射本领较低的衍射线测定强度与理论强度不一致。测定强度与理论强度不一致。谢谢大家！谢谢大家！