X物相結(jié)構(gòu)分析ppt課件

1、1.6 X射線衍射物相結(jié)構(gòu)分析,一、X射線衍射物相定量分析基本原理 二、幾種X射線衍射物相定量分析方法簡介 三、X射線衍射物相分析方法的應(yīng)用,一、X射線衍射物相定量分析基本原理,X射線物相定量分析的根據(jù)是： 樣品中每個相衍射線條的強度隨該相含量的增加而提高,常用物相定量分析基本原理粉末平板狀樣品 ： I=G C A () V 式中,實驗條件固定時，G為常數(shù)。A()為吸收因子，V是被 X 射線照射的樣品體積,樣品中第j 相的體積為Vj，其密度為j，則其重量 Wj=Vjj。又設(shè)樣品重量為W，那么 j 相的重量分數(shù)為,平板狀樣品，衍射線累積強度中的吸收因子與角無關(guān)，此時為試樣的線吸收系數(shù) 。 上式將

2、粉末衍射線強度與物相的質(zhì)量百分含量聯(lián)系在一起。 式中即為 X 射線物相定量分析的基礎(chǔ)理論公式,二、幾種X射線衍射物相定量分析方法簡介,1、直接比較法 2、外標法 3、內(nèi)標法 4、K值法,1、直接比較法,直接比較法是將試祥中待測相某衍射線的強度與另一相某衍射線的強度相比較的方法,上式I/I中可由實驗測的，可以K/K計算求得，故由上式可以求出奧氏體和馬氏體的體積分數(shù)比X/X，由于X+X=1，所以奧氏體的體積分數(shù)： 如果還有沒有溶解的碳化物，則可同時測定衍射花樣中碳化物的某條衍射線的積分強度Ic、然后列出與上式相類似的方程,2、 外標法 外標法是采用對比試樣中第j 相的某衍射線和純j相（外標物質(zhì)）的

3、同一條衍射線強度而獲得樣品中第j相的含量。外標法，原則上只適于含兩相物質(zhì)系統(tǒng)的含量測試。 設(shè)試樣中兩相的質(zhì)量吸收系數(shù)分別為m1和m2，兩相的質(zhì)量百分數(shù)分別為X1和X2，那么，該試樣的質(zhì)量吸收系數(shù)可寫作： m= m1X1+ m2X2,X1+X2=1,以I10表示純1相的某衍射線強度，此時，X2=0，X1=1則,兩相系統(tǒng)中只要已知各相的質(zhì)量吸收系數(shù)，在實驗測試條件嚴格一致的情況下，分別測試得某相的一衍射線強度及對應(yīng)的該純相相同衍射線強度，即可獲得待測試樣中該相的含量,圖 測定水泥水化產(chǎn)物鈣礬石（AFt）的X射線定量分析用定標曲線,3、 內(nèi)標法 設(shè)樣品有幾個物相，質(zhì)量分別為W1，W2，W3， Wn，

4、樣品總質(zhì)量 。試樣中加入標準物相S，質(zhì)量為WS。Xj為第 j 相（待測相）的質(zhì)量百分數(shù)，而Xj為加入標樣后的質(zhì)量百分數(shù)，XS為標樣的質(zhì)量百分數(shù)。那么Xj有,當(dāng)試樣中所含物相數(shù)大于2時，且各相的吸收系數(shù)不同，常采用在試樣中加入某種標準物相來進行分析，此方法通常稱為內(nèi)標法。 由式可得到j(luò)物相某衍射線強度,對于標準物，其某一衍射線強度為,比較兩式可得,一般情況下，標樣的加入量為已知，因XS為常數(shù)，故令,上式即為內(nèi)標法基本公式,那么上式可寫作： Ij / Is=C Xj,在實驗測試過程中，由于常數(shù) C 難以用計算方法獲得，因此，實際操作過程中也是采用定標曲線，再進行分析。通常采用配制一系列的標樣，即用

5、純 j 相與摻入物相 S 配制成不同的重量分數(shù)的標樣，用X射線衍射儀測定。已知不同 Xj 的 Ij/IS，作出定標曲線，然后再進行未知試樣中j相的測定,如圖為石英定量分析的定標曲線，以螢石為內(nèi)標物相。對于摻入的內(nèi)標物，通常要求物理、化學(xué)穩(wěn)定性高，其特征線與待測j相及其它物相衍射線無干擾,4、基體沖洗法（K值法） 從式 Ij / Is = C Xj 中知，常數(shù)C與標樣物相的摻入量有關(guān)，這必然會導(dǎo)致因?qū)嶒炦^程測定定標曲線時，因樣品的混合、計量等引入較多的誤差，為消除此不足，F(xiàn).H.Chung改進了內(nèi)標測試方法，基本消除了因外摻標樣物相所造成的誤差，并稱此改進方法為基體沖洗法，而習(xí)慣上由稱之為K值法

6、,在式中令：則式可變?yōu)?從上式中可看出，常數(shù)與 j 相和 S 相的含量無關(guān)，也與試樣中其他相的存在與否無關(guān)。而且，與入射光束強度 I0 以及衍射儀圓半徑 R0 等實驗條件無關(guān)，而只與j和S相的密度，結(jié)構(gòu)及所選衍射線條有關(guān)，但與X射線的波長有關(guān)。但當(dāng)入射線波長選定后，只與j和S相有關(guān)。顯然，只需已知，測定Ij和Is，通過上式即可求得 Xj,5、X射線物相定量分析過程 對于一般的X射線物相定量分析工作，總是通過下列幾個過程進行：（1）物相鑒定 即為通常的X射線物相定性分析。（2）選擇標樣物相 標樣物相的理化性能穩(wěn)定，與待測物相衍射線無干擾，在混合及制樣時，不易引起晶體的擇優(yōu)取向,3）進行定標曲線的

7、測定或 Kjs測定 選擇的標樣物相與純的待測物相按要求制成混合試樣，選定標樣物相及待測物相的衍射，測定其強度Is和Ij，用Ij/Is和純相配比Xjs 獲取定標曲線或Kjs 。（4）測定試樣中標準物相j的強度或測定按要求制備試樣中的特檢物相j及標樣S物相指定衍射線的強度。（5）用所測定的數(shù)據(jù)，按各自的方法計算出待檢物相的質(zhì)量分數(shù)Xj,6、X射線物相定量分析過程應(yīng)注意的問題 在定量分析的基礎(chǔ)公式中，假設(shè)了被測物相中晶粒尺寸非常細小，各相混合均勻，無擇優(yōu)取向 。 實際情況存在一定的不同。在試樣制備及標樣選擇時 ，避免重壓，減少擇優(yōu)取向，通常采用透過窗樣品架，而在測量時，采用樣品從其面法線轉(zhuǎn)動來消除擇

8、優(yōu)取向的影響,三、X射線衍射物相分析方法的應(yīng)用,X射線衍射的應(yīng)用已經(jīng)滲透到物理、化學(xué)、地質(zhì)、材料、天文、生命科學(xué)、石油化工、醫(yī)藥學(xué)行業(yè)，成為非常重要的近代物理分析方法,粉末衍射的應(yīng)用,1、物相分析,由粉末衍射圖得：I(2),各種晶體的譜線有自已特定的位置，數(shù)目和強度。 其中更有若干條較強的特征衍射線，可供物相分析,JCPDS(Joint Committee on Powder Diffrac-tion Standards)(也稱 PDF卡Powder Diffration File,dA、dB、dC、dD、dE、dF、dG、dH dB、dC、dA、dD、dE、dF、dG、dH dC、dA、dB、dD、dE、dF、dG、dH,2、衍射圖的指標化,利用粉末樣品衍射圖確定相應(yīng)晶面的晶面指面h k l的值(又稱米勒指數(shù))就稱為指標化,得到系統(tǒng)消光的信息，從而推得點陣型式，并估計可能的空間群,立方晶系a = b = c = ao , = =