XRD定性分析学习.pptx

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1、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X射线物相分析第1页/共35页第一页，编辑于星期日：八点二十六分。成分的鉴定：光谱分析，X射线荧光分析等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机械精加工热处理热处理第2页/共35页第二页，编辑于星期日：八点二十六分。广角测角仪和标准样品台第3页/共35页第三页，编辑于星期日：八点二十六分。小角测角仪第4页/共35页第四页，编辑于星期日：八点二十六分。多功能样品台第5页/共35页第五页，编辑于星期日：八点二十六分。（1）由于不

2、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。1.1.定性分析定性分析的的原理原理第6页/共35页第六页，编辑于星期日：八点二十六分。晶胞大小与形状晶胞中的原子种类与坐标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数据第7页/共35页第七页，编辑于星期日：八点二十六分。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

3、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。第8页/共35页第八页，编辑于星期日：八点二十六分。2.粉末衍射卡片（PDF卡片）的组成第9页/共35页第九页，编辑于星期日：八点二十六分。实验条件：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衍射强度的测量方法；dcorr.abs.?所测值是否经过吸收校正；Ref参考资料晶体学数据：Sys.晶系；S.G空间群；a

4、0、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参考资料物理性质：、n、折射率；Sign光性正负；2V光轴夹角；D密度；mp熔点；Color颜色；Ref参考资料试样来源：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：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：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

5、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。第10页/共35页第十页，编辑于星期日：八点二十六分。3.PDF卡片的索引索引有两类：l以d 值数列为索引l 以物质名为索引第11页/共35页第十一页，编辑于星期日：八点二十六分。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 高高第12页/共35页第十二页，编辑于星期日：八点二十六分。第13页/共35页第十三页，编辑于星期日：八点二十六分。2.09-2.132.471.80I“三强线”2.09-2.131.801.50II“三强线

6、”2.09-2.131.801.28III“三强线”第14页/共35页第十四页，编辑于星期日：八点二十六分。第15页/共35页第十五页，编辑于星期日：八点二十六分。第16页/共35页第十六页，编辑于星期日：八点二十六分。第17页/共35页第十七页，编辑于星期日：八点二十六分。物相定性分析所应注意问题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

7、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。第18页/共35页第十八页，编辑于星期日：八点二十六分。X射线物相定量分析苟中平、石永良、余以明、诸建阳、何联第19页/共35页第十九页，编辑于星期日：八点二十六分。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理定量分析的基本原理是物质各相的衍射线的强度随该相在混合物中相对含量的增加而增加。第20页/共35页第二十页，编辑于星期日：八点二十六分。衍射仪法的衍射强度：表示入射线强度，各参数都是表示入射线强度，各参数都是

8、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/第21页/共35页第二十一页，编辑于星期日：八点二十六分。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，各自密度分别为两相，各自密度分别为和和，线吸收系数为，线吸收系数为和和,质量百分比分别为质量百分比分别为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=

9、x/因此，因此，相的衍射强度公式：相的衍射强度公式：I=K1 C/=K1 x/(x/+x/)=K1 x/x(/-/)+/=K1 x/(A x+B)第22页/共35页第二十二页，编辑于星期日：八点二十六分。方法物相定量分析的具体方法有:外标法（单线条法）内标法K值法直接比较法(绝热法）第23页/共35页第二十三页，编辑于星期日：八点二十六分。1 1、外标法（单线条法）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待测，然后与多相混合物中待测相的相的相应衍射线强度相应衍射线强度相比较。相比较。如两相混合物（如两相混合物（+）：）：I=K1 x/x(/-/)+/对纯

10、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强度，在相同条件下测出同一根衍射线条的强度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，可以很容的值，可以很容易确认易确认相相 的含量的含量第24页/共35页第二十四页，编辑于星期日：八点二十六分。外标法的特点不必在试样中加入无关的相，可以定量计算混合物中单相的含量。需要配制不同含量的样品做定标曲

11、线，过程较为复杂。第25页/共35页第二十五页，编辑于星期日：八点二十六分。在被测粉末样品中加入一种恒定的标准物质制成复合试样。通过测复合试样中待测相的某一衍射线强度与内标物质某一衍射线强度之比，测定待测相含量。标样：常用Al2O3,SiO2,NiO 若被测试样含、等n个相，欲测A相，可掺内标物质S，此时相的体积分数分别为A 和A，而为标准物质在复合试样中的体积分数，则在复合试样中：A，IA/IS A xA s xA K4xA KSxA 因 xA=xA(1-xS)此时A相含量 xA与IA/IS 线性相关。2 2、内标法、内标法第26页/共35页第二十六页，编辑于星期日：八点二十六分。KS的处理

12、：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/IS，则，则KS就可以确就可以确定。定。第27页/共35页第二十七页，编辑于星期日：八点二十六分。3 3、K K值法原理：由内标法可得 Ii/IS=(Cixi/i)/(CSxS/S),令 Ki=(Ci/i)/(CS/S)，则有 Ii/IS=Kixi/xS Ki的处理：纯待测物与参比物1：1混合。(以Al

13、2O3为参比物质)在待测样品中加入一定质量分数xS的参比物S，则任意相i和参比物S而言有：xi=xS(Ii/IS)/Ki，则i相在原始样品中的质量分数 Xi=xi/(1-xi)K值法不需作复杂的标准曲线，无繁杂计算，从而节省了分析时间，应用较广。但与内标法一样，必须提供纯样品物质，受到一定限制。第28页/共35页第二十八页，编辑于星期日：八点二十六分。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,表明强度数据或K值有误。K值法不需作复杂的标准曲线，无繁杂计算，从而节省了分析时间，应用较广。但与内标法一样，必须提供纯样品物质，受到一定限制。X

14、0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第29页/共35页第二十九页，编辑于星期日：八点二十六分。4 4、直接比较法（绝热法）定量相分析时不与系统以外发生关系。用试样中的某一个相作标准物质直接进行比较。特点：（1）不需掺入内标物质，减少实测工作量。（2）既适用于粉末试样，也适用于块体试样。特别适用于金属材料。（3）不能测定含未知相的多相混合试样。第30页/共35页第三十页，编辑于星期日：八点二十六分。例题求淬火钢中残余奥氏体的含量例题求淬火钢中残余奥氏体的含量根据衍射强度公式设定K和R ,使得两相衍射线条强度比，求得 C/C I/I=RC/RC若只有和两相，则CC

15、1，即可求出若有第三相碳化物C存在，加测Ic求I/Ic及R/Rc，求得C/Cc因C+C+Cc=1，即可定量求出第31页/共35页第三十一页，编辑于星期日：八点二十六分。优点:省去了加入内标物质的操作过程(研磨，混合等)，避免了增加额外的线条，减少了谱线重叠的机会.再有，由于没有内标物质的稀释作用，微量相的线强度不受影响，防止了检测灵敏度的下降。不足：(1)K值法可以只测量一个目的相，也可以测量全部目的相，而绝热法则必须同时测出所有相。(2)K值法可以测定含有未知相的多相混合物试样(未知相不是目的相)，绝热法却不能。(3)K值法能判断是否存在非结晶物质(如果左右即表示存在非结晶物质)，绝热法则不能。第32页/共35页第三十二页，编辑于星期日：八点二十六分。定量分析的难点1 1 择优取向择优取向 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 避免重叠3 3 局部吸收 充分粉碎充分粉碎4.4.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测定强度与理论强度不一致。测定强度与理论强度不一致。第33页/共35页第三十三页，编辑于星期日：八点二十六分。第34页/共35页第三十四页，编辑于星期日：八点二十六分。感谢您的观看。第35页/共35页第三十五页，编辑于星期日：八点二十六分。