X射線物相定量分析

1、X射線物相定量分析射線物相定量分析材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析問問 題題X射線物相定量分析的原理是什么？射線物相定量分析的原理是什么？ X射線物相定量分析方法有哪幾種？射線物相定量分析方法有哪幾種？ 各種分析方法是怎樣做的？各有什么特各種分析方法是怎樣做的？各有什么特點(diǎn)？適用于哪些情況？有哪些注意事項(xiàng)？點(diǎn)？適用于哪些情況？有哪些注意事項(xiàng)？材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析X射線物相定量分析的基本原理射線物相定量分析的基本原理 某物相的衍射線某物相的衍射線強(qiáng)度強(qiáng)度 Ij 與與該物相在樣品中的該物相在樣品中的含量含量 Xj 成正比成正比。 jjmjjX

2、CBI1這是這是 X 射線物相定量分析的基本公式。射線物相定量分析的基本公式。材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析 B是常數(shù)（只與入射光強(qiáng)度、所用是常數(shù)（只與入射光強(qiáng)度、所用X射線波長、衍射儀圓射線波長、衍射儀圓的半徑及受照射的的試樣體積有關(guān)）。的半徑及受照射的的試樣體積有關(guān)）。 Cj也是常數(shù)（只與也是常數(shù)（只與j 物相的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)，當(dāng)該相物相的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)，當(dāng)該相的結(jié)構(gòu)已知、實(shí)驗(yàn)條件確定之后，可以計(jì)算出來）。的結(jié)構(gòu)已知、實(shí)驗(yàn)條件確定之后，可以計(jì)算出來）。 m為試樣（多相混合物）的質(zhì)量吸收系數(shù)，為試樣（多相混合物）的質(zhì)量吸收系數(shù)， Xj為為j 物相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，

3、物相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)， j為為j 物相的密度。物相的密度。jjmjjXCBI1材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析X射線物相定量分析方法射線物相定量分析方法 外標(biāo)法外標(biāo)法 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法 K值法值法材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析一、外標(biāo)法一、外標(biāo)法 方法：方法：將待測樣品中待測物相將待測樣品中待測物相j(j(如鈣礬石如鈣礬石) )的的某根衍射線的強(qiáng)度與已知某根衍射線的強(qiáng)度與已知j j相含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品的相含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品的同一根衍射線強(qiáng)度進(jìn)行對比得出待測樣品中同一根衍射線強(qiáng)度進(jìn)行對比得出待測樣品中j j相相的含量。的含量。 標(biāo)準(zhǔn)樣品中的標(biāo)準(zhǔn)樣品中的j j相稱為相

4、稱為外標(biāo)物外標(biāo)物。 該法原則上只適用于該法原則上只適用于兩相系統(tǒng)兩相系統(tǒng)。 材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析外標(biāo)法定量分析的一般步驟外標(biāo)法定量分析的一般步驟1.配制一組標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中包含已知其含量為配制一組標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中包含已知其含量為Xj的的待測物相待測物相j (如鈣礬石如鈣礬石)；2.在固定的實(shí)驗(yàn)條件下，測出標(biāo)準(zhǔn)樣品中在固定的實(shí)驗(yàn)條件下，測出標(biāo)準(zhǔn)樣品中j相的某根相的某根衍射線的強(qiáng)度衍射線的強(qiáng)度Ij，并繪出，并繪出Ij與與Xj的關(guān)系曲線（定標(biāo)的關(guān)系曲線（定標(biāo)曲線）；曲線）；3.在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，測出待測樣品中在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，測出待測樣品中j相的同一相的同一根衍射線

5、的強(qiáng)度根衍射線的強(qiáng)度Ij；4.根據(jù)定標(biāo)曲線確定待測樣品中根據(jù)定標(biāo)曲線確定待測樣品中j相的含量。相的含量。材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析鈣礬石（鈣礬石（AFt）的）的X射線定量分析曲線射線定量分析曲線X1（ %）I1 （CPS）材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析二、內(nèi)標(biāo)法二、內(nèi)標(biāo)法 當(dāng)試樣中所含物相數(shù)當(dāng)試樣中所含物相數(shù)n n2 2，而且各相的，而且各相的質(zhì)量吸收系數(shù)不相同時(shí)，需要往試樣中加質(zhì)量吸收系數(shù)不相同時(shí)，需要往試樣中加入某種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（入某種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)）來幫助分析，）來幫助分析，這種方法稱為內(nèi)標(biāo)法。這種方法稱為內(nèi)標(biāo)法。材料研究方法材

6、料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析內(nèi)標(biāo)法定量分析的一般步驟內(nèi)標(biāo)法定量分析的一般步驟 在實(shí)際測試過程中，也是先作出定標(biāo)在實(shí)際測試過程中，也是先作出定標(biāo)曲線，再進(jìn)行分析。步驟如下：曲線，再進(jìn)行分析。步驟如下：材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析1.配制一組標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中包含已知其含量配制一組標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中包含已知其含量Xj的待的待測相測相 j (如石英如石英)和恒定質(zhì)量百分比和恒定質(zhì)量百分比Xs的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的內(nèi)標(biāo)物質(zhì) s (如螢石如螢石)；2.用用X射線衍射儀測定標(biāo)準(zhǔn)樣品中射線衍射儀測定標(biāo)準(zhǔn)樣品中j相和相和s相的特定相的特定衍射線（衍射角和衍射強(qiáng)度相近的衍射線）的強(qiáng)衍射線（衍

7、射角和衍射強(qiáng)度相近的衍射線）的強(qiáng)度并計(jì)算其比值度并計(jì)算其比值 Ij/IS，作出，作出XjIj/IS關(guān)系曲線關(guān)系曲線（定標(biāo)曲線）（定標(biāo)曲線）;3.在待測樣品中摻入相同質(zhì)量百分比在待測樣品中摻入相同質(zhì)量百分比Xs的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)s，用，用X射線衍射儀測定待測樣品中射線衍射儀測定待測樣品中j相和相和s相的相相的相應(yīng)衍射線的強(qiáng)度并計(jì)算其比值應(yīng)衍射線的強(qiáng)度并計(jì)算其比值 Ij/IS ；4.利用定標(biāo)曲線確定未知樣品中利用定標(biāo)曲線確定未知樣品中j相的含量相的含量Xj。材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析石英定量分析的定標(biāo)曲線石英定量分析的定標(biāo)曲線（以螢石為內(nèi)標(biāo)物）（以螢石為內(nèi)標(biāo)物）X石英

8、石英 （%）材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析內(nèi)標(biāo)法定量分析注意事項(xiàng)內(nèi)標(biāo)法定量分析注意事項(xiàng)1. 在配制標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量在配制標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)Xs應(yīng)保持恒定，通常取應(yīng)保持恒定，通常取Xs0.2。2. 測量強(qiáng)度所選用的衍射線，應(yīng)該是衍射角相近、測量強(qiáng)度所選用的衍射線，應(yīng)該是衍射角相近、衍射強(qiáng)度也較接近，并且不受其它衍射線干擾的衍射強(qiáng)度也較接近，并且不受其它衍射線干擾的衍射線。衍射線。3. 內(nèi)標(biāo)物質(zhì)必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不氧化、不吸水、內(nèi)標(biāo)物質(zhì)必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不氧化、不吸水、不受研磨影響；衍射線數(shù)目適中、分布均勻。不受研磨影響；衍

9、射線數(shù)目適中、分布均勻。材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析三、三、K值法值法 K值法又稱值法又稱基體沖洗法基體沖洗法。因?yàn)樵撁Q不好理解，。因?yàn)樵撁Q不好理解，現(xiàn)多稱之為現(xiàn)多稱之為K值法。值法。 該法是由內(nèi)標(biāo)法發(fā)展而來的，也要往樣品中加入該法是由內(nèi)標(biāo)法發(fā)展而來的，也要往樣品中加入內(nèi)標(biāo)物。內(nèi)標(biāo)物。 與內(nèi)標(biāo)法不同的是，與內(nèi)標(biāo)法不同的是，K值法不用繪制定標(biāo)曲線，值法不用繪制定標(biāo)曲線，免去了許多繁復(fù)的實(shí)驗(yàn)操作，使分析過程大為簡免去了許多繁復(fù)的實(shí)驗(yàn)操作，使分析過程大為簡化?；?。材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析K值法定量分析的一般步驟值法定量分析的一般步驟1.確定

10、確定K值。通常是用待測物相值。通常是用待測物相j(如石英如石英)的純物質(zhì)和的純物質(zhì)和選定的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)選定的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)s(如螢石如螢石)配制成質(zhì)量比為配制成質(zhì)量比為1:1的混的混合物，選定合物，選定j和和s相衍射線（一般是最強(qiáng)線）各一條，相衍射線（一般是最強(qiáng)線）各一條，測出它們的強(qiáng)度，按公式求出測出它們的強(qiáng)度，按公式求出K值：值：KsjIj / Is。2.將一定量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)與待測試樣混合（一般控制將一定量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)與待測試樣混合（一般控制Xs0.2左右），并充分研磨拌勻并使粒度達(dá)到左右），并充分研磨拌勻并使粒度達(dá)到15m左右。左右。3.用用X射線衍射儀測定混合好的待測樣品的射線衍射儀測定混合好的待測樣品的Ij / Is值。值。4.根據(jù)公式求出根據(jù)公式求出XjssjssjjXXKIIX11材料研究方法材料研究方法 x 射線衍射分析射線衍射分析X射線物相定量分析過程應(yīng)注意的問題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(xì)小，各相混合均勻，物相中晶粒尺寸非常細(xì)小，各相混合