《材料分析測(cè)試第七章X射線(xiàn)衍射分析的應(yīng)用.ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《材料分析測(cè)試第七章X射線(xiàn)衍射分析的應(yīng)用.ppt（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第七章第七章 X射線(xiàn)衍射分析的應(yīng)用射線(xiàn)衍射分析的應(yīng)用p第一節(jié)第一節(jié) 物相分析物相分析 一、物相定性分析一、物相定性分析 二、物相定量分析二、物相定量分析 p第二節(jié)第二節(jié) 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定 一、概述一、概述 二、校正誤差的數(shù)據(jù)處理方法二、校正誤差的數(shù)據(jù)處理方法 西南科技大學(xué)西南科技大學(xué) 張寶述張寶述1PPT課件XRD的應(yīng)用的應(yīng)用 單一物相的鑒定或驗(yàn)證單一物相的鑒定或驗(yàn)證 物相定性分析物相定性分析p物相分析物相分析 混合物相的鑒定混合物相的鑒定 物相定量分析物相定量分析p點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定p晶體定向晶體定向(取向取向)p織構(gòu)分析織構(gòu)分析(極圖、反極圖、織構(gòu)的取

2、向分布函數(shù)極圖、反極圖、織構(gòu)的取向分布函數(shù))p晶格畸變晶格畸變(微觀應(yīng)變微觀應(yīng)變)與晶粒度與晶粒度(晶塊尺寸晶塊尺寸)測(cè)定測(cè)定p結(jié)晶度分析結(jié)晶度分析p殘余應(yīng)力（宏觀應(yīng)力）分析殘余應(yīng)力（宏觀應(yīng)力）分析p非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)徑向分布函數(shù)的測(cè)定，等等。非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)徑向分布函數(shù)的測(cè)定，等等。X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)方法李樹(shù)棠北京：冶金工業(yè)出版社，1993多晶材料X射線(xiàn)衍射 實(shí)驗(yàn)原理、方法與應(yīng)用黃繼武，李周北京：冶金工業(yè)出版社，20122PPT課件XRD在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用舉例在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用舉例p金屬材料的塑性形變金屬材料的塑性形變：孿晶面與滑移面指數(shù)的測(cè)定：孿晶面與滑移面指數(shù)的測(cè)定(單晶單晶定向定向)，形

3、變與再結(jié)晶織構(gòu)測(cè)定，應(yīng)力分析等；，形變與再結(jié)晶織構(gòu)測(cè)定，應(yīng)力分析等；p相變過(guò)程與產(chǎn)物研究相變過(guò)程與產(chǎn)物研究：馬氏體相變，合金時(shí)效，相變過(guò)程：馬氏體相變，合金時(shí)效，相變過(guò)程中產(chǎn)物中產(chǎn)物(相相)結(jié)構(gòu)的變化及最終產(chǎn)物，工藝參數(shù)對(duì)相變的影結(jié)構(gòu)的變化及最終產(chǎn)物，工藝參數(shù)對(duì)相變的影響，新生相與母相的取向關(guān)系等；響，新生相與母相的取向關(guān)系等；p固溶體固溶體：固溶極限測(cè)定，點(diǎn)陣有序化：固溶極限測(cè)定，點(diǎn)陣有序化(超點(diǎn)陣超點(diǎn)陣)參數(shù)測(cè)定、參數(shù)測(cè)定、短程有序分析等；短程有序分析等；p高分子材料高分子材料：高聚物鑒定、晶態(tài)與非晶態(tài)及晶型的確定、：高聚物鑒定、晶態(tài)與非晶態(tài)及晶型的確定、結(jié)晶度測(cè)定、微晶尺寸測(cè)定等。結(jié)晶度

4、測(cè)定、微晶尺寸測(cè)定等。3PPT課件第一節(jié)第一節(jié) 物相分析物相分析 p物相物相分析分析（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)“相分析相分析”）：確）：確定物定物質(zhì)由質(zhì)由哪些相組哪些相組成成和和確定各組成相的確定各組成相的含量。含量。p確定物質(zhì)由哪些相組成稱(chēng)為確定物質(zhì)由哪些相組成稱(chēng)為物相定性分析物相定性分析（或稱(chēng)（或稱(chēng)“定性定性相分析相分析”，或稱(chēng)，或稱(chēng)“物相鑒定物相鑒定”）：）：p確定物質(zhì)中各組成相的含量稱(chēng)為確定物質(zhì)中各組成相的含量稱(chēng)為物相定量分析物相定量分析（或稱(chēng)（或稱(chēng)“定量相分析定量相分析”），常以體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。），常以體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。pX射線(xiàn)衍射物相分析射線(xiàn)衍射物相分析（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)“X射線(xiàn)物相分析

5、射線(xiàn)物相分析”）：用）：用X射線(xiàn)衍射法確定物質(zhì)由哪些相組成和確定各組成相的含射線(xiàn)衍射法確定物質(zhì)由哪些相組成和確定各組成相的含量。量。4PPT課件一、物相定性分析一、物相定性分析 p1.基本原理基本原理p不同結(jié)構(gòu)的物相的不同結(jié)構(gòu)的物相的X射線(xiàn)衍射花樣特征不同，據(jù)此可以分射線(xiàn)衍射花樣特征不同，據(jù)此可以分析和確定樣品中有哪些物相。析和確定樣品中有哪些物相。p方法方法：制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，：制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定樣品的組成將待分析物質(zhì)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定樣品的組成相。相。5PPT課件p1938年，年，哈那瓦特

6、哈那瓦特（J.D.Hanawalt）開(kāi)創(chuàng)各種已知物相）開(kāi)創(chuàng)各種已知物相衍射花樣的規(guī)范化工作。衍射花樣的規(guī)范化工作。p他將物相的衍射花樣特征（位置與強(qiáng)度）用他將物相的衍射花樣特征（位置與強(qiáng)度）用d（晶面間距）（晶面間距）和和I（衍射線(xiàn)相對(duì)強(qiáng)度）數(shù)據(jù)組表達(dá)，并制成相應(yīng)的物相（衍射線(xiàn)相對(duì)強(qiáng)度）數(shù)據(jù)組表達(dá)，并制成相應(yīng)的物相衍射數(shù)據(jù)卡片。衍射數(shù)據(jù)卡片。p卡片最初由卡片最初由“美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（ASTM）”出版，故稱(chēng)出版，故稱(chēng)ASTM卡片卡片。p1969年，成立了國(guó)際性組織年，成立了國(guó)際性組織“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)（JCPDS）”，由它負(fù)責(zé)編輯出版，由它負(fù)責(zé)編輯出版“粉末

7、衍射卡片粉末衍射卡片”，稱(chēng)，稱(chēng)PDF卡片（卡片（The Powder Diffraction File）。2.PDF卡片卡片6PPT課件氯化鈉氯化鈉(NaCl)的的PDF卡片卡片三強(qiáng)線(xiàn)三強(qiáng)線(xiàn)化學(xué)式及英文名稱(chēng)化學(xué)式及英文名稱(chēng)強(qiáng)度強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件晶體學(xué)數(shù)據(jù)晶體學(xué)數(shù)據(jù)光學(xué)及其它數(shù)據(jù)光學(xué)及其它數(shù)據(jù)樣品來(lái)源、制備樣品來(lái)源、制備方法等方法等結(jié)構(gòu)式、礦物名稱(chēng)結(jié)構(gòu)式、礦物名稱(chēng)或通用名稱(chēng)或通用名稱(chēng)數(shù)據(jù)可靠性數(shù)據(jù)可靠性最長(zhǎng)線(xiàn)最長(zhǎng)線(xiàn)7PPT課件X射線(xiàn)的波長(zhǎng)不同射線(xiàn)的波長(zhǎng)不同同一干涉面的同一干涉面的2 也不也不相同相同8PPT課件X射線(xiàn)的波長(zhǎng)不同射線(xiàn)的波長(zhǎng)不同但同一干涉面的面間距相同但同一干涉面的面間距相同d-s

8、pacing9PPT課件3.PDF卡片索引卡片索引p為方便、迅速查對(duì)為方便、迅速查對(duì)PDF卡片，卡片，JCPDS編輯出版了多種編輯出版了多種PDF卡片檢索手冊(cè)：卡片檢索手冊(cè)：pHanawalt無(wú)機(jī)物檢查手冊(cè)無(wú)機(jī)物檢查手冊(cè)pHanawalt有機(jī)相檢查手冊(cè)有機(jī)相檢查手冊(cè)p無(wú)機(jī)相字母索引無(wú)機(jī)相字母索引pFink無(wú)機(jī)索引無(wú)機(jī)索引p礦物檢索手冊(cè)等礦物檢索手冊(cè)等。p檢索手冊(cè)按檢索方法可分為兩類(lèi)，一類(lèi)以物質(zhì)名稱(chēng)為索檢索手冊(cè)按檢索方法可分為兩類(lèi)，一類(lèi)以物質(zhì)名稱(chēng)為索引（即引（即字母索引字母索引），另一類(lèi)以），另一類(lèi)以d值數(shù)列為索引（即值數(shù)列為索引（即數(shù)值索數(shù)值索引引）。）。10PPT課件（1）數(shù)值索引）數(shù)值索引

9、 p以以Hanawalt無(wú)機(jī)相數(shù)字索引為例。無(wú)機(jī)相數(shù)字索引為例。p其編排方法為：一個(gè)相一個(gè)條目，在索引中占一橫行，其其編排方法為：一個(gè)相一個(gè)條目，在索引中占一橫行，其內(nèi)容依次為按強(qiáng)度遞減順序排列的內(nèi)容依次為按強(qiáng)度遞減順序排列的8條強(qiáng)線(xiàn)條強(qiáng)線(xiàn)的晶面間距和的晶面間距和相對(duì)強(qiáng)度值、化學(xué)式、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度值。條目示相對(duì)強(qiáng)度值、化學(xué)式、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度值。條目示例如下：例如下：p芬克無(wú)機(jī)數(shù)值索引與哈那瓦特?cái)?shù)值索引相類(lèi)似，主要不同芬克無(wú)機(jī)數(shù)值索引與哈那瓦特?cái)?shù)值索引相類(lèi)似，主要不同的是其以的是其以八強(qiáng)線(xiàn)條的八強(qiáng)線(xiàn)條的d值循環(huán)排列值循環(huán)排列，每種相在索引中可出，每種相在索引中可出現(xiàn)現(xiàn)8次。次。11PPT

10、課件（2）字母索引）字母索引 p以以物相英文名稱(chēng)字母物相英文名稱(chēng)字母順序排列。每種相一個(gè)條目，占一橫順序排列。每種相一個(gè)條目，占一橫行。行。p條目的內(nèi)容順序?yàn)椋何锵嘤⑽拿Q(chēng)、三強(qiáng)線(xiàn)條目的內(nèi)容順序?yàn)椋何锵嘤⑽拿Q(chēng)、三強(qiáng)線(xiàn)d值與相對(duì)強(qiáng)值與相對(duì)強(qiáng)度、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度號(hào)。條目示例如下：度、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度號(hào)。條目示例如下：12PPT課件4.4.物相定性分析的基本步驟物相定性分析的基本步驟 （1）制備待分析樣品；）制備待分析樣品；（2）用衍射儀法或照相法獲得樣品衍射花樣；）用衍射儀法或照相法獲得樣品衍射花樣；（3）檢索）檢索PDF卡片；卡片；（4）核對(duì)）核對(duì)PDF卡片與物相判定?？ㄆc物相判定。各種

11、粉末衍射儀用樣品片、微背景樣品托片各種粉末衍射儀用樣品片、微背景樣品托片13PPT課件5.多相物質(zhì)分析（混合物相分析）多相物質(zhì)分析（混合物相分析）p多相物質(zhì)相分析的方法是按上述基本步驟逐個(gè)確定其組成多相物質(zhì)相分析的方法是按上述基本步驟逐個(gè)確定其組成相。相。p多相物質(zhì)的衍射花樣是其各組成相衍射花樣的簡(jiǎn)單疊加。多相物質(zhì)的衍射花樣是其各組成相衍射花樣的簡(jiǎn)單疊加。p與單相物質(zhì)相比，多相物質(zhì)分析困難得多。與單相物質(zhì)相比，多相物質(zhì)分析困難得多。p檢索用的三強(qiáng)線(xiàn)不一定屬于同一相，而且還可能發(fā)生一個(gè)檢索用的三強(qiáng)線(xiàn)不一定屬于同一相，而且還可能發(fā)生一個(gè)相的某線(xiàn)條與另一相的某線(xiàn)條重疊的現(xiàn)象。相的某線(xiàn)條與另一相的某線(xiàn)

12、條重疊的現(xiàn)象。p因此，多相物質(zhì)定性分析時(shí)，需要將衍射線(xiàn)條輪番搭配、因此，多相物質(zhì)定性分析時(shí)，需要將衍射線(xiàn)條輪番搭配、反復(fù)嘗試，比較復(fù)反復(fù)嘗試，比較復(fù)雜。雜。p分析實(shí)例，請(qǐng)閱讀教材。分析實(shí)例，請(qǐng)閱讀教材。p多實(shí)踐！多實(shí)踐！14PPT課件6.6.應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 p（1）實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣p在查核強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，要注意樣品實(shí)驗(yàn)條件與在查核強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，要注意樣品實(shí)驗(yàn)條件與PDF卡片實(shí)卡片實(shí)驗(yàn)條件之異同。驗(yàn)條件之異同。p在定性分析過(guò)程中，以在定性分析過(guò)程中，以d值為主要依據(jù)，而相對(duì)強(qiáng)度僅作值為主要依據(jù)，而相對(duì)強(qiáng)度僅作為參考依據(jù)。為參考依據(jù)。p在核查在核查d值時(shí)，應(yīng)考慮

13、到值時(shí)，應(yīng)考慮到低角度衍射線(xiàn)的分辨率較低低角度衍射線(xiàn)的分辨率較低，因，因而而測(cè)量誤差比高角度線(xiàn)條大測(cè)量誤差比高角度線(xiàn)條大的情況等。的情況等。p（2）在分析工作中充分利用有關(guān)待分析物的化學(xué)、物理、在分析工作中充分利用有關(guān)待分析物的化學(xué)、物理、力學(xué)性質(zhì)及其加工等各方面的資料信息。力學(xué)性質(zhì)及其加工等各方面的資料信息。p（3）固溶體相的鑒定：固溶體相的鑒定：d值會(huì)發(fā)生變化。值會(huì)發(fā)生變化。p（4）計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索：可節(jié)省時(shí)間，但最后必須人工核計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索：可節(jié)省時(shí)間，但最后必須人工核查。查。15PPT課件二、物相定量分析二、物相定量分析 p定量分析的任務(wù)定量分析的任務(wù)：確定樣品中各組成相的相對(duì)含量。：確

14、定樣品中各組成相的相對(duì)含量。p一般都采用衍射儀法。一般都采用衍射儀法。p1.基本原理基本原理p設(shè)樣品中任意一相為設(shè)樣品中任意一相為j，其某其某(HKL)衍射線(xiàn)強(qiáng)度為衍射線(xiàn)強(qiáng)度為Ij，體積，體積分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為fj，樣品（混合物）線(xiàn)吸收系數(shù)為樣品（混合物）線(xiàn)吸收系數(shù)為；定量分析的基定量分析的基本依據(jù)本依據(jù)是：是：pIj隨隨fj的增加而增高，但由于樣品對(duì)的增加而增高，但由于樣品對(duì)X射線(xiàn)的吸收，射線(xiàn)的吸收，Ij亦不亦不正比于正比于fj，而是依賴(lài)于而是依賴(lài)于Ij與與fj及及 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。16PPT課件多相混合物樣品，線(xiàn)吸收系數(shù)多相混合物樣品，線(xiàn)吸收系數(shù) j相質(zhì)量吸收系數(shù)相質(zhì)量吸收系數(shù)j相質(zhì)量分

15、數(shù)相質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)衍射儀法吸收因子為衍射儀法吸收因子為1/(2)，混合物樣品中任一相，混合物樣品中任一相j的強(qiáng)度的強(qiáng)度(Ij)式中，式中，Vjj相參與衍射（被照射）的體積。相參與衍射（被照射）的體積。設(shè)樣品參與衍射的總體積設(shè)樣品參與衍射的總體積V為單位體積，則為單位體積，則Vj=Vfj=fj。17PPT課件設(shè)設(shè) 對(duì)于同一樣品各相之對(duì)于同一樣品各相之Ij而言，而言，B值相同值相同 又設(shè)又設(shè)對(duì)于給定之對(duì)于給定之j相，相，Cj是只取決于衍射線(xiàn)條指數(shù)是只取決于衍射線(xiàn)條指數(shù)(HKL)的量的量 則則（7-3）此式即為此式即為物相定量分析的基本依據(jù)物相定量分析的基本依據(jù)。18PPT課件p設(shè)

16、多相樣品中任意兩相為設(shè)多相樣品中任意兩相為j1和和j2，按式，按式(7-3)，有，有 （7-4）p式式(7-4)中，中，Ij1與與Ij2由由j1相與相與J2相的衍射線(xiàn)條強(qiáng)度測(cè)量可得，而相的衍射線(xiàn)條強(qiáng)度測(cè)量可得，而Cj1與與Cj2通過(guò)計(jì)算可求。通過(guò)計(jì)算可求。p故按式故按式(7-4)，可得，可得Vj1/Vj2或或fj1/fj2。以此為基礎(chǔ)，若已知樣品為兩相混。以此為基礎(chǔ)，若已知樣品為兩相混合物，即有合物，即有fj1+fj2=1，則可分別求得，則可分別求得fj1與與fj2，此即為，此即為物相分析之直接對(duì)物相分析之直接對(duì)比法比法。p若在樣品內(nèi)加入一已知含量的物相若在樣品內(nèi)加入一已知含量的物相(s，稱(chēng)，稱(chēng)內(nèi)標(biāo)物內(nèi)標(biāo)物)，據(jù)待分折相，據(jù)待分折相(a)與與s相之強(qiáng)度比相之強(qiáng)度比Ia/Is亦可求得亦可求得a相含量，此即為相含量，此即為物相分析之內(nèi)標(biāo)法物相分析之內(nèi)標(biāo)法，內(nèi)標(biāo)法，內(nèi)標(biāo)法又分為又分為內(nèi)標(biāo)曲線(xiàn)法內(nèi)標(biāo)曲線(xiàn)法、K值法值法與與任意內(nèi)標(biāo)法任意內(nèi)標(biāo)法等方法。等方法。19PPT課件定量分析的方法定量分析的方法直接對(duì)比法直接對(duì)比法 內(nèi)標(biāo)曲線(xiàn)法內(nèi)標(biāo)曲線(xiàn)法 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法 K值法值法(基體沖洗法基體沖洗法)任意內(nèi)