X射線衍射分析方法

1、第五節(jié)：第五節(jié)： X射線衍射方法射線衍射方法一、單晶體的研究方法一、單晶體的研究方法 1、勞厄法、勞厄法 2、轉(zhuǎn)晶法、轉(zhuǎn)晶法二、多晶體的研究方法二、多晶體的研究方法 1、粉末照相法、粉末照相法 2、粉末、粉末衍射儀法衍射儀法一、單晶體的研究方法一、單晶體的研究方法說明：說明：利用反射球討論晶體衍射的方法及原理。在具體的衍射工作中，利用反射球討論晶體衍射的方法及原理。在具體的衍射工作中，入射光的方向是固定不變的，如果晶體不動(dòng)，而入射光又是單色，則入射光的方向是固定不變的，如果晶體不動(dòng)，而入射光又是單色，則落在反射球上的倒格點(diǎn)實(shí)際上很少，晶體的衍射強(qiáng)度小，要增加衍射落在反射球上的倒格點(diǎn)實(shí)際上很少，

2、晶體的衍射強(qiáng)度小，要增加衍射強(qiáng)度，對(duì)于單晶體采用兩種方法強(qiáng)度，對(duì)于單晶體采用兩種方法 1、勞厄法：晶體固定不動(dòng)，射線為、勞厄法：晶體固定不動(dòng)，射線為連續(xù)譜線。連續(xù)譜線。 2、轉(zhuǎn)晶法：轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，采用、轉(zhuǎn)晶法：轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，采用單色特征標(biāo)識(shí)譜線單色特征標(biāo)識(shí)譜線注：如果轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，又用未經(jīng)過濾的注：如果轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，又用未經(jīng)過濾的多色入射線，多色入射線，則照片上的斑點(diǎn)過則照片上的斑點(diǎn)過多，不便于分析，一般不采用。多，不便于分析，一般不采用。1、勞厄法（透射和背射）、勞厄法（透射和背射）1、勞厄法、勞厄法（1）原理）原理 晶體不動(dòng)，利用射線連續(xù)譜，連續(xù)譜有一最小波長晶體不動(dòng)，利用射線連續(xù)譜，連續(xù)譜有一最小波長

3、極小極小 ，長波在，長波在理論上是無限制的，但易被吸收，因此有一最大波長理論上是無限制的，但易被吸收，因此有一最大波長 極大極大。 極小極小和和 極大極大決定兩個(gè)反射球的大小。決定兩個(gè)反射球的大小。 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于 極小極小和和 極大極大之間的任意波長的反射球介于這兩個(gè)球之間。之間的任意波長的反射球介于這兩個(gè)球之間。 所有反射球的球心都落在入射線的方向上。所有反射球的球心都落在入射線的方向上。 極小極小和和 極大極大決定的兩個(gè)反射球之間的倒格點(diǎn)和所對(duì)應(yīng)各球心連線決定的兩個(gè)反射球之間的倒格點(diǎn)和所對(duì)應(yīng)各球心連線都表示晶體的衍射方向。都表示晶體的衍射方向。1/ 極小極小1/ 極大極大屏或底片屏或底片

4、勞厄法的原理圖勞厄法的原理圖（2）斑點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的晶面的布拉格角）斑點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的晶面的布拉格角屏或底片屏或底片2 Dr180- 2 透射法透射法背射法背射法屏或底片屏或底片（3）勞厄斑點(diǎn)的分布圖）勞厄斑點(diǎn)的分布圖 在透射圖中斑點(diǎn)分布在一系列通過底片中心的橢圓或雙曲線上；在透射圖中斑點(diǎn)分布在一系列通過底片中心的橢圓或雙曲線上； 在背射老厄圖中，斑點(diǎn)分布在一系列雙曲線上。在背射老厄圖中，斑點(diǎn)分布在一系列雙曲線上。（4）勞厄圖的對(duì)稱性）勞厄圖的對(duì)稱性當(dāng)入射線的方向與晶體中的對(duì)稱軸一致，或與對(duì)稱面平行或當(dāng)入射線的方向與晶體中的對(duì)稱軸一致，或與對(duì)稱面平行或垂直時(shí)，勞厄斑點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)稱性。垂直時(shí)，勞厄斑點(diǎn)會(huì)

5、出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)稱性。（5）勞厄法的應(yīng)用）勞厄法的應(yīng)用1、測晶體的取向；、測晶體的取向；2、測晶體的對(duì)稱性；、測晶體的對(duì)稱性；3、鑒定物質(zhì)是晶態(tài)或非晶態(tài)；、鑒定物質(zhì)是晶態(tài)或非晶態(tài)；4、粗略地觀察晶體的完整性。、粗略地觀察晶體的完整性。2、轉(zhuǎn)晶法、轉(zhuǎn)晶法（1）原理）原理（2）轉(zhuǎn)晶法的應(yīng)用）轉(zhuǎn)晶法的應(yīng)用測單晶的晶胞常數(shù)測單晶的晶胞常數(shù)cos =nd* / (1/ ) 其中：其中：1/ 為反射球的半徑為反射球的半徑將將 d* =1/ T 代入，得：代入，得：T=n / cos 由由 tg =R/ln 得：得：T=n 1+(R /ln)21/2n d*COP圓錐的頂圓錐的頂角角2 R轉(zhuǎn)晶法的應(yīng)用：轉(zhuǎn)晶法的

6、應(yīng)用：1、測定單晶樣品的晶胞常數(shù)；、測定單晶樣品的晶胞常數(shù)；2、觀察晶體的系統(tǒng)消光規(guī)律，以確定晶體的空間群。、觀察晶體的系統(tǒng)消光規(guī)律，以確定晶體的空間群。二、多晶體的研究方法二、多晶體的研究方法 研究多晶體一般采用單色研究多晶體一般采用單色X射線來進(jìn)行衍射，射線來進(jìn)行衍射，多晶體的衍射方法多晶體的衍射方法有兩種，即：有兩種，即： 1、 粉末照相法：用照相底片記錄衍射圖。可分為德拜粉末照相法：用照相底片記錄衍射圖?？煞譃榈掳葜x樂法謝樂法（簡稱德拜法）、聚焦法和針孔法，其中德拜法應(yīng)用最普遍，照相法（簡稱德拜法）、聚焦法和針孔法，其中德拜法應(yīng)用最普遍，照相法一般均指德拜法。一般均指德拜法。 2、 衍

7、射儀法：用計(jì)數(shù)器記錄衍射圖。衍射儀法：用計(jì)數(shù)器記錄衍射圖。1、粉末照相法、粉末照相法（1）原理）原理22 01802 （2）德拜法底片的安裝方法：）德拜法底片的安裝方法：2 不對(duì)稱法不對(duì)稱法01802 正裝法正裝法0902 反裝法反裝法0180900232425262 2 RS由由 S=R4 得：得： =57.3S/4R由布拉格公式由布拉格公式: 2dsin = 得與該衍射線對(duì)應(yīng)的得與該衍射線對(duì)應(yīng)的晶面間距，晶面間距，將各衍射線指標(biāo)化，即確定某衍射將各衍射線指標(biāo)化，即確定某衍射線由哪一族晶面線由哪一族晶面(hkl)反射而成，進(jìn)而確定該晶體的反射而成，進(jìn)而確定該晶體的晶胞常數(shù)及晶體結(jié)構(gòu)晶胞常數(shù)及

8、晶體結(jié)構(gòu)。（3）粉末照相）粉末照相 法試樣的制備：法試樣的制備： 粉末照相粉末照相 法的樣品安裝在相機(jī)的中心軸上，樣品一般要經(jīng)過法的樣品安裝在相機(jī)的中心軸上，樣品一般要經(jīng)過粉粉碎、研磨、過篩碎、研磨、過篩（250325目）等過程，樣品粒度約為目）等過程，樣品粒度約為44m，樣品，樣品不能太粗也不能太細(xì)，太粗時(shí)被射線照射體積內(nèi)晶粒數(shù)減少，會(huì)使不能太粗也不能太細(xì)，太粗時(shí)被射線照射體積內(nèi)晶粒數(shù)減少，會(huì)使衍射線呈不連續(xù)狀，由一些小斑點(diǎn)組成；太細(xì)時(shí)會(huì)使衍射線寬化，衍射線呈不連續(xù)狀，由一些小斑點(diǎn)組成；太細(xì)時(shí)會(huì)使衍射線寬化，不便于后續(xù)測量。不便于后續(xù)測量。（4）粉末照相法的特點(diǎn)：）粉末照相法的特點(diǎn)： 樣品用

9、量少，樣品用量少，0.1mg即可；即可； 所有衍射線都記錄在一張底片上，便于保存；所有衍射線都記錄在一張底片上，便于保存； 拍攝時(shí)間短，只需幾秒鐘，但需沖底片等煩拍攝時(shí)間短，只需幾秒鐘，但需沖底片等煩 瑣程序?，嵆绦?。2、 衍射儀法衍射儀法 X射線衍射儀是以特征射線衍射儀是以特征X射線照射多晶體樣品，以輻射探測器記射線照射多晶體樣品，以輻射探測器記錄衍射信息的實(shí)驗(yàn)裝置。錄衍射信息的實(shí)驗(yàn)裝置。 衍射儀以其方便、快速、準(zhǔn)確、制樣方便及可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處衍射儀以其方便、快速、準(zhǔn)確、制樣方便及可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等特點(diǎn)在許多領(lǐng)域已取代了照相法，已成為晶體結(jié)構(gòu)分析等工理等特點(diǎn)在許多領(lǐng)域已取代了照相法，已成為

10、晶體結(jié)構(gòu)分析等工作中的重要方法。作中的重要方法。 衍射儀主要由衍射儀主要由X射線發(fā)生器、測角儀、輻射探測器、輻射探測射線發(fā)生器、測角儀、輻射探測器、輻射探測電路及計(jì)算機(jī)和分析軟件等五部分組成。電路及計(jì)算機(jī)和分析軟件等五部分組成。4446XRD測角儀部分照片測角儀部分照片484950衍射儀的光路圖：衍射儀的光路圖：58衍射儀的工作原理衍射儀的工作原理晶體和非晶體的區(qū)別晶體和非晶體的區(qū)別X射線衍射實(shí)驗(yàn)射線衍射實(shí)驗(yàn)（2）衍射儀的強(qiáng)度測量系統(tǒng)）衍射儀的強(qiáng)度測量系統(tǒng) 衍射儀的強(qiáng)度測量系統(tǒng)：衍射儀的強(qiáng)度測量系統(tǒng)： 包括探測器、定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率儀包括探測器、定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率儀 衍射線強(qiáng)度的記錄：衍射線強(qiáng)度的記錄

11、： 探測器固定在某個(gè)角位置，定時(shí)計(jì)數(shù)或定數(shù)計(jì)時(shí)。探測器固定在某個(gè)角位置，定時(shí)計(jì)數(shù)或定數(shù)計(jì)時(shí)。 探測器探測器探測器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置。探測器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置。正比計(jì)數(shù)管：正比計(jì)數(shù)管：金屬圓筒金屬圓筒（陰極）（陰極） 金屬絲（陽金屬絲（陽極）極）惰性氣體惰性氣體計(jì)數(shù)率高達(dá)計(jì)數(shù)率高達(dá)106cps(每秒脈沖次數(shù)每秒脈沖次數(shù) 記錄顯示系統(tǒng)記錄顯示系統(tǒng)波高分析器：波高分析器：濾去脈沖信號(hào)中過高或過低的脈沖。濾去脈沖信號(hào)中過高或過低的脈沖。計(jì)數(shù)率儀計(jì)數(shù)率儀：將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為正比于脈沖速率的直流電壓。：將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為正比于脈沖速率的直流電壓。定標(biāo)器定標(biāo)器：對(duì)脈沖定數(shù)計(jì)時(shí)或定時(shí)計(jì)數(shù)進(jìn)行累

12、進(jìn)計(jì)數(shù)。：對(duì)脈沖定數(shù)計(jì)時(shí)或定時(shí)計(jì)數(shù)進(jìn)行累進(jìn)計(jì)數(shù)。連續(xù)掃描法：連續(xù)掃描法：用連續(xù)掃描即樣品和計(jì)數(shù)器以用連續(xù)掃描即樣品和計(jì)數(shù)器以1:2的角速度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)掃描，獲的角速度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)掃描，獲得得I2曲線圖譜的掃描方式。其優(yōu)點(diǎn)是：掃描速度快、工作曲線圖譜的掃描方式。其優(yōu)點(diǎn)是：掃描速度快、工作效率高。多用于對(duì)樣品的全掃描測量（如物相定性分析等）。效率高。多用于對(duì)樣品的全掃描測量（如物相定性分析等）。 衍射儀的工作方式衍射儀的工作方式步進(jìn)掃描（階梯掃描）步進(jìn)掃描（階梯掃描）：探測器以一定的角度間隔移動(dòng)，探測器每移動(dòng)一步，停留一定的探測器以一定的角度間隔移動(dòng)，探測器每移動(dòng)一步，停留一定的時(shí)間，并以定標(biāo)器測定該時(shí)間

13、段內(nèi)的總計(jì)數(shù)，以此重復(fù)。分為時(shí)間，并以定標(biāo)器測定該時(shí)間段內(nèi)的總計(jì)數(shù)，以此重復(fù)。分為定定時(shí)計(jì)數(shù)（時(shí)計(jì)數(shù)（FT)和和定數(shù)計(jì)時(shí)（定數(shù)計(jì)時(shí)（FC)兩種計(jì)數(shù)方式。兩種計(jì)數(shù)方式。 這種掃描方式這種掃描方式測量精度高，適于做定量分析工作。測量精度高，適于做定量分析工作。（4）實(shí)驗(yàn)條件的選擇以及試樣的制備）實(shí)驗(yàn)條件的選擇以及試樣的制備 實(shí)驗(yàn)條件的選擇：實(shí)驗(yàn)條件的選擇：發(fā)散狹縫的發(fā)散角選擇、接受狹縫寬度的選發(fā)散狹縫的發(fā)散角選擇、接受狹縫寬度的選擇、防散射狹縫的寬度、掃描速度、走紙速度、時(shí)間常數(shù)、記錄器擇、防散射狹縫的寬度、掃描速度、走紙速度、時(shí)間常數(shù)、記錄器記錄的范圍記錄的范圍2 角。角。 （3）衍射線積分強(qiáng)度

14、的測量）衍射線積分強(qiáng)度的測量0200400600Intensity(Counts)20304050607009-0432 Hydroxylapatite - Ca5(PO4)3(OH)48-1467 CaO - Calcium Oxide2-Theta()CYK46.raw 2g+850degPeak ID Extended Report (4 Peaks, Max P/N = 11.7)YJ11.raw Y13PEAK: 37-pts/Parabolic Filter, Threshold=3.0, Cutoff=0.1%, BG=3/1.0, Peak-Top=Summit2-Thetad

15、(A) I I%Phased(A) I% hk l 2-ThetaDelta28.5003.1293574 100.0PrO2 3.1188100.0 11 1 28.5970.09733.0802.7058153 26.7PrO2 2.701027.6 20 0 33.1400.06047.4801.9133278 48.4PrO2 1.909944.0 22 0 47.5700.09056.4191.6295213 37.1PrO2 1.628832.0 31 1 56.4490.029 試樣的制備試樣的制備：晶粒尺寸：晶粒尺寸：5 微米，最好在微米，最好在15微米。微米。試樣的厚度：試樣

16、的厚度：有效穿透深度有效穿透深度X （該深度所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度為總衍射強(qiáng)度（該深度所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度為總衍射強(qiáng)度的的95%）衍射百分?jǐn)?shù)衍射百分?jǐn)?shù)=對(duì)厚度積分對(duì)厚度積分/對(duì)衍射強(qiáng)度積分對(duì)衍射強(qiáng)度積分 =1-exp(-2 x/ sin )=95% X=1.5sin / （線吸收系數(shù)）（線吸收系數(shù)）方法：方法：放在旋轉(zhuǎn)振動(dòng)盤上，振動(dòng)一段時(shí)間放在旋轉(zhuǎn)振動(dòng)盤上，振動(dòng)一段時(shí)間加各相同性物質(zhì)（加各相同性物質(zhì)（MgO粉末粉末)可破壞擇優(yōu)取向?？善茐膿駜?yōu)取向。粉末平板試樣的制備粉末平板試樣的制備：制備試樣時(shí)，可以把粉末試樣傾入用玻璃或塑料板制成的盛放板中，制備試樣時(shí)，可以把粉末試樣傾入用玻璃或塑料板制成的盛放板中，

17、將粉末輕輕壓緊，不加粘結(jié)劑，然后削去多余粉末，壓力不能過大，將粉末輕輕壓緊，不加粘結(jié)劑，然后削去多余粉末，壓力不能過大，否則容易產(chǎn)生擇優(yōu)取向。所用樣品需要一定的細(xì)度。如試樣的數(shù)量少否則容易產(chǎn)生擇優(yōu)取向。所用樣品需要一定的細(xì)度。如試樣的數(shù)量少時(shí)，需用如加拿大樹膠液，涂于玻璃片上。時(shí)，需用如加拿大樹膠液，涂于玻璃片上。abc結(jié)晶度的測量結(jié)晶度的測量 第六節(jié)第六節(jié) X射線物相分析射線物相分析在材料研究中，經(jīng)常需要知道某種材料由哪幾種物質(zhì)組成，某種在材料研究中，經(jīng)常需要知道某種材料由哪幾種物質(zhì)組成，某種物質(zhì)又以何種狀態(tài)存在，研究這類問題就叫物質(zhì)又以何種狀態(tài)存在，研究這類問題就叫物相分析物相分析。物相是

18、指由材料中各元素作用形成的具有同一聚集狀態(tài)、同一結(jié)物相是指由材料中各元素作用形成的具有同一聚集狀態(tài)、同一結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的均勻組成部分。它與材料中的化學(xué)成分或化學(xué)組成不構(gòu)和性質(zhì)的均勻組成部分。它與材料中的化學(xué)成分或化學(xué)組成不同。同。X射線物相分析可分為物相定性分析和物相定量分析。射線物相分析可分為物相定性分析和物相定量分析。X射線引發(fā)的諾貝爾傳奇射線引發(fā)的諾貝爾傳奇X射線引發(fā)的諾貝爾獎(jiǎng)傳奇射線引發(fā)的諾貝爾獎(jiǎng)傳奇 在諾貝爾獎(jiǎng)在諾貝爾獎(jiǎng)100余年的歷史上，好像沒有哪個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)像余年的歷史上，好像沒有哪個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)像X射線那樣具有傳奇色彩。倫琴因?yàn)樯渚€那樣具有傳奇色彩。倫琴因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這一射線成為第一個(gè)諾貝爾物

19、理學(xué)獎(jiǎng)得主，但這僅僅是百年傳奇的開始。此后的發(fā)現(xiàn)這一射線成為第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主，但這僅僅是百年傳奇的開始。此后的100多年，多年，從物理到化學(xué)再到生理醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，從物理到化學(xué)再到生理醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，X射線被廣泛應(yīng)用，引發(fā)了一系列諾貝爾獎(jiǎng)傳奇。射線被廣泛應(yīng)用，引發(fā)了一系列諾貝爾獎(jiǎng)傳奇。1895年年11月月8日，德國維爾茨堡大學(xué)校長日，德國維爾茨堡大學(xué)校長倫琴倫琴在進(jìn)行陰極射線實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到放在射線管附近在進(jìn)行陰極射線實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到放在射線管附近涂有氰亞鉑酸鋇的屏幕上發(fā)出微光，最后他確信這是一種尚未為人所知的新射線，并將其稱為涂有氰亞鉑酸鋇的屏幕上發(fā)出微光，最后他確信這是一種尚未為人所知的新射線，并

20、將其稱為“X射線射線”。經(jīng)過幾周的緊張工作，倫琴發(fā)現(xiàn)：。經(jīng)過幾周的緊張工作，倫琴發(fā)現(xiàn)：X射線除了能引起氰亞鉑酸鋇發(fā)出熒光外，還能射線除了能引起氰亞鉑酸鋇發(fā)出熒光外，還能引起許多其他化學(xué)制品發(fā)出熒光。引起許多其他化學(xué)制品發(fā)出熒光。X射線能穿透許多普通光所不能穿透的物質(zhì)，特別是能直接穿射線能穿透許多普通光所不能穿透的物質(zhì)，特別是能直接穿過肌肉但卻不會(huì)透過骨胳，倫琴把手放在陰極射線管和熒光屏之間，就能在熒光屏上看到自己的過肌肉但卻不會(huì)透過骨胳，倫琴把手放在陰極射線管和熒光屏之間，就能在熒光屏上看到自己的手骨。手骨。X射線沿直線運(yùn)行，與帶電粒子不同，射線沿直線運(yùn)行，與帶電粒子不同，X射線不會(huì)因磁場的作

21、用而發(fā)生偏移。射線不會(huì)因磁場的作用而發(fā)生偏移。X射線發(fā)現(xiàn)僅射線發(fā)現(xiàn)僅4天，美國醫(yī)生就用它找出了病人腿上的子彈。于是，企業(yè)家蜂擁而至，出高價(jià)購買天，美國醫(yī)生就用它找出了病人腿上的子彈。于是，企業(yè)家蜂擁而至，出高價(jià)購買X射線技術(shù)射線技術(shù)。50萬，萬，100萬，出價(jià)越來越高。萬，出價(jià)越來越高。“哪怕是哪怕是1000萬，萬，”倫琴淡淡地一笑，說道：倫琴淡淡地一笑，說道：“我的發(fā)現(xiàn)屬于我的發(fā)現(xiàn)屬于全人類。但愿這一發(fā)現(xiàn)能被全世界的科學(xué)家所利用。這樣，就會(huì)更好地服務(wù)于人類全人類。但愿這一發(fā)現(xiàn)能被全世界的科學(xué)家所利用。這樣，就會(huì)更好地服務(wù)于人類”因此，因此，倫琴?zèng)]有申請(qǐng)專利權(quán)。他知道，如果這項(xiàng)技術(shù)被一家大公司

22、獨(dú)占，窮人就出不起錢去照倫琴?zèng)]有申請(qǐng)專利權(quán)。他知道，如果這項(xiàng)技術(shù)被一家大公司獨(dú)占，窮人就出不起錢去照X光照片光照片。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)X射線，倫琴獲得了射線，倫琴獲得了1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 在倫琴在倫琴X射線的啟發(fā)下，法國物理學(xué)家貝克勒爾于射線的啟發(fā)下，法國物理學(xué)家貝克勒爾于1896年發(fā)現(xiàn)了年發(fā)現(xiàn)了鈾射線。這一現(xiàn)象引起了青年鈾射線。這一現(xiàn)象引起了青年居里夫婦居里夫婦的極大興趣，他們決心研究的極大興趣，他們決心研究這一不尋?，F(xiàn)象的本質(zhì)，并最終導(dǎo)致放射性元素釙和鐳的發(fā)現(xiàn)，為這一不尋常現(xiàn)象的本質(zhì)，并最終導(dǎo)致放射性元素釙和鐳的發(fā)現(xiàn)，為人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)提供了可靠的試驗(yàn)依據(jù)。貝克勒

23、爾和居里夫婦因人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)提供了可靠的試驗(yàn)依據(jù)。貝克勒爾和居里夫婦因此分享了此分享了1903年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1897年，英國的年，英國的湯姆遜湯姆遜在關(guān)于氣在關(guān)于氣體導(dǎo)電性的研究中，借助體導(dǎo)電性的研究中，借助X射線最終發(fā)現(xiàn)了電子，這一發(fā)現(xiàn)有力地證射線最終發(fā)現(xiàn)了電子，這一發(fā)現(xiàn)有力地證明了原子的可分性，湯姆遜因此榮獲了明了原子的可分性，湯姆遜因此榮獲了1906年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 在在X射線發(fā)現(xiàn)之初有許多人想證明射線發(fā)現(xiàn)之初有許多人想證明X射線屬于電磁波，并采用傳統(tǒng)的光柵技術(shù)進(jìn)行射線屬于電磁波，并采用傳統(tǒng)的光柵技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但都無果而終。實(shí)驗(yàn)，但都無果而

24、終。 德國科學(xué)家德國科學(xué)家勞厄勞厄認(rèn)為，如果認(rèn)為，如果X射線屬于電磁波，應(yīng)該是波長極短的電磁波。傳統(tǒng)射線屬于電磁波，應(yīng)該是波長極短的電磁波。傳統(tǒng)的光柵因縫隙過大無法產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，應(yīng)該使用更加精細(xì)的光柵，他推測有規(guī)則原子的光柵因縫隙過大無法產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，應(yīng)該使用更加精細(xì)的光柵，他推測有規(guī)則原子三維排列的晶體可能具有這樣的作用。勞厄根據(jù)這個(gè)判斷推測，只要三維排列的晶體可能具有這樣的作用。勞厄根據(jù)這個(gè)判斷推測，只要X射線的波長和射線的波長和晶體中原子的間距具有相同的數(shù)量級(jí)，那么當(dāng)用晶體中原子的間距具有相同的數(shù)量級(jí)，那么當(dāng)用X射線照射晶體時(shí)就可以觀察到干涉射線照射晶體時(shí)就可以觀察到干涉現(xiàn)象。顯然，勞厄

25、只是利用晶體這種材料來證明現(xiàn)象。顯然，勞厄只是利用晶體這種材料來證明X射線屬于電磁波。勞厄的設(shè)想很快射線屬于電磁波。勞厄的設(shè)想很快就被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了，一舉解決了就被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了，一舉解決了X射線的本性問題，意外的收獲是，這種方法給研究晶射線的本性問題，意外的收獲是，這種方法給研究晶體的微觀結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具，從而揭開了更多體的微觀結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具，從而揭開了更多“諾貝爾級(jí)諾貝爾級(jí)”研究的序幕。研究的序幕。 勞厄根據(jù)幾何學(xué)理論迅速完成了勞厄根據(jù)幾何學(xué)理論迅速完成了X射線在晶體中的衍射理論，成功地解釋了實(shí)驗(yàn)射線在晶體中的衍射理論，成功地解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。勞厄的這項(xiàng)工作為在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)電子的

26、波動(dòng)性奠定了重要基礎(chǔ)，對(duì)此后的物理結(jié)果。勞厄的這項(xiàng)工作為在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)電子的波動(dòng)性奠定了重要基礎(chǔ)，對(duì)此后的物理學(xué)發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。愛因斯坦曾稱勞厄的實(shí)驗(yàn)為學(xué)發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。愛因斯坦曾稱勞厄的實(shí)驗(yàn)為“物理學(xué)最美的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)最美的實(shí)驗(yàn)”。因證明。因證明x射線屬于電磁波，射線屬于電磁波，勞厄獲得了勞厄獲得了1914年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 90 利用勞厄發(fā)現(xiàn)的利用勞厄發(fā)現(xiàn)的x射線通過晶體可發(fā)生衍射現(xiàn)象，英國學(xué)者射線通過晶體可發(fā)生衍射現(xiàn)象，英國學(xué)者布拉格父子布拉格父子對(duì)晶體結(jié)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。小布拉格提出，晶體對(duì)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。小布拉格提出，晶體對(duì)x射線的衍射在形式上可視

27、為晶體中原射線的衍射在形式上可視為晶體中原子面對(duì)子面對(duì)X射線的反射。利用其父老布拉格發(fā)明的電離室，射線的反射。利用其父老布拉格發(fā)明的電離室，1913年小布拉格證實(shí)了這年小布拉格證實(shí)了這一觀點(diǎn)，并導(dǎo)出了一觀點(diǎn)，并導(dǎo)出了X射線反射存在條件的方程，即著名的布拉格公式。射線反射存在條件的方程，即著名的布拉格公式。1914年，布年，布拉格父子倆率先測定出了氯化鈉、氯化鉀和金剛石等晶體的結(jié)構(gòu)。利用拉格父子倆率先測定出了氯化鈉、氯化鉀和金剛石等晶體的結(jié)構(gòu)。利用X射線衍射射線衍射的結(jié)果，他們能夠分析晶體內(nèi)部原子的排列方式、離子團(tuán)結(jié)構(gòu)、原子大小及核間距的結(jié)果，他們能夠分析晶體內(nèi)部原子的排列方式、離子團(tuán)結(jié)構(gòu)、原子

28、大小及核間距等。根據(jù)對(duì)晶體密度的研究，他們精確測定了阿佛加德羅常數(shù)，并因此獲得了等。根據(jù)對(duì)晶體密度的研究，他們精確測定了阿佛加德羅常數(shù)，并因此獲得了1915年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。91在化學(xué)與生理學(xué)領(lǐng)域奪魁在化學(xué)與生理學(xué)領(lǐng)域奪魁 1916年，荷蘭科學(xué)家年，荷蘭科學(xué)家德拜德拜發(fā)展了勞厄用發(fā)展了勞厄用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)的方法，采用粉末狀射線研究晶體結(jié)構(gòu)的方法，采用粉末狀晶體代替較難制備的大塊晶體。經(jīng)晶體代替較難制備的大塊晶體。經(jīng)X射線照射后，粉末狀晶體樣品在照相底片上可得射線照射后，粉末狀晶體樣品在照相底片上可得到同心圓環(huán)衍射圖樣，該技術(shù)可用來鑒定樣品的成分，并可決定晶胞大小。到同

29、心圓環(huán)衍射圖樣，該技術(shù)可用來鑒定樣品的成分，并可決定晶胞大小。1936年年德拜獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，其中德拜獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，其中X射線晶體制備技術(shù)是獲獎(jiǎng)的部分原因。射線晶體制備技術(shù)是獲獎(jiǎng)的部分原因。 利用利用X射線衍射技術(shù)，小布拉格的學(xué)生射線衍射技術(shù)，小布拉格的學(xué)生霍金奇霍金奇測定出生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，獲測定出生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，獲得得1964年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。小布拉格剛開始只是用年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。小布拉格剛開始只是用X射線確定了簡單晶體的結(jié)構(gòu)，而射線確定了簡單晶體的結(jié)構(gòu)，而他的學(xué)生霍金奇則成功采用老師建立的技術(shù)確定了胰島素和胃蛋白酶的結(jié)構(gòu)，成為他的學(xué)生霍金奇則成功采用老師建立的技術(shù)確定了胰

30、島素和胃蛋白酶的結(jié)構(gòu)，成為第一個(gè)用第一個(gè)用X射線結(jié)晶學(xué)成功解析生物化學(xué)結(jié)構(gòu)的學(xué)者，并因此獲得射線結(jié)晶學(xué)成功解析生物化學(xué)結(jié)構(gòu)的學(xué)者，并因此獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 玻爾、薛定諤和小布拉格的得意門生鮑林玻爾、薛定諤和小布拉格的得意門生鮑林，也利用了，也利用了X射線衍射作用，研究化學(xué)射線衍射作用，研究化學(xué)鍵的性質(zhì)和復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)而獲得了鍵的性質(zhì)和復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)而獲得了1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他不僅是化學(xué)領(lǐng)域的超年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他不僅是化學(xué)領(lǐng)域的超級(jí)明星，還在級(jí)明星，還在1962年獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)。年獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)。92 小布拉格的另一位高徒小布拉格的另一位高徒佩魯茨佩魯茨改進(jìn)了改進(jìn)了X射線的

31、分辨率，運(yùn)用重原子技術(shù)發(fā)現(xiàn)了射線的分辨率，運(yùn)用重原子技術(shù)發(fā)現(xiàn)了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，從而獲得了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，從而獲得了1962年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。佩魯茨是發(fā)現(xiàn)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。佩魯茨是發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)的沃森和克里克的實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師，其實(shí)的沃森和克里克的實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師，其實(shí)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出也是因?yàn)椴捎昧穗p螺旋結(jié)構(gòu)的提出也是因?yàn)椴捎昧薠射線射線衍射技術(shù)看清楚了衍射技術(shù)看清楚了DNA結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 米歇爾和胡伯爾米歇爾和胡伯爾同樣是利用同樣是利用X射線結(jié)晶分析法測定出蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)，也就射線結(jié)晶分析法測定出蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)，也就是細(xì)菌的光合作用中心之蛋白質(zhì)復(fù)合體的三維空間結(jié)構(gòu)，共享了是細(xì)菌的光合作

32、用中心之蛋白質(zhì)復(fù)合體的三維空間結(jié)構(gòu)，共享了1988年的諾貝爾化年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。學(xué)獎(jiǎng)。1979年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)，由年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)，由柯麥科和豪恩斯弗爾德柯麥科和豪恩斯弗爾德分享，以表彰他分享，以表彰他們發(fā)明了計(jì)算機(jī)們發(fā)明了計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影術(shù)射線斷層攝影術(shù)(CT)。因?yàn)樵诤舜殴舱癯上耦I(lǐng)域的成就，美國科。因?yàn)樵诤舜殴舱癯上耦I(lǐng)域的成就，美國科學(xué)家學(xué)家勞特布爾和英國科學(xué)家曼斯菲爾德獲得勞特布爾和英國科學(xué)家曼斯菲爾德獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)質(zhì)上，。實(shí)質(zhì)上，核磁共振成像的技術(shù)思路正是來自核磁共振成像的技術(shù)思路正是來自X射線斷層攝影術(shù)。射線斷層攝影術(shù)

33、。 一個(gè)基本物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了一個(gè)基本物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了10余次諾貝爾獎(jiǎng)，這樣的情況或許是空前絕余次諾貝爾獎(jiǎng)，這樣的情況或許是空前絕后的。倫琴如果天上有知，這個(gè)不愿意為自己的發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)專利，只希望自己的發(fā)現(xiàn)后的。倫琴如果天上有知，這個(gè)不愿意為自己的發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)專利，只希望自己的發(fā)現(xiàn)能為全人類造福的科學(xué)巨人，真應(yīng)該心滿意足了。能為全人類造福的科學(xué)巨人，真應(yīng)該心滿意足了。一、一、 物相定性分析物相定性分析 物相定性分析用粉末照相法和衍射儀法均可進(jìn)行，其程物相定性分析用粉末照相法和衍射儀法均可進(jìn)行，其程序是：先制樣并獲得該樣品的衍射花樣；然后測定各衍射線序是：先制樣并獲得該樣品的衍射花樣；然后測定

34、各衍射線條的衍射角并將其換算成晶面間距條的衍射角并將其換算成晶面間距d；再測出各條衍射線的；再測出各條衍射線的相對(duì)強(qiáng)度；最后和各種結(jié)晶物質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)度；最后和各種結(jié)晶物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣進(jìn)行對(duì)比鑒進(jìn)行對(duì)比鑒定。因此，物相分析也叫物相鑒定。定。因此，物相分析也叫物相鑒定。物相定性分析的原理：物相定性分析的原理： 每種晶態(tài)物質(zhì)都有其特有的結(jié)構(gòu)，因此也就有其每種晶態(tài)物質(zhì)都有其特有的結(jié)構(gòu)，因此也就有其獨(dú)特的衍射花樣，這就像我們用照片和指紋識(shí)別人一獨(dú)特的衍射花樣，這就像我們用照片和指紋識(shí)別人一樣。那么，物相定性分析的原理就是將待測物質(zhì)的衍樣。那么，物相定性分析的原理就是將待測物質(zhì)的衍射花樣和各種

35、物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣對(duì)比進(jìn)行鑒定，因射花樣和各種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣對(duì)比進(jìn)行鑒定，因此，物相定性分析也叫物相鑒定。此，物相定性分析也叫物相鑒定。95969798991001011021 1、PDFPDF卡片的格式及卡片所提供的信息：卡片的格式及卡片所提供的信息： 老式卡片：老式卡片：PDF#50-1429: Tin OxideSnO2Radiation=CuKa1Lambda=1.5406 Filter=Calibration=d-Cutoff= I/Ic(RIR)=Ref= Level-1 PDFCubic, Pa-3(205)Z=4 mp=Cell=4.87x4.87x4.87 Pearson

36、=Density(c)=8.666Density(m)=Mwt=Vol=Ref= Ibid.Strong Line: 2.81/X 1.47/5 2.43/5 1.72/4 1.41/1 1.12/1 d(A) I(f) h k l n2 2-Theta 2.8120100.0111331.796 2.435048.0 200436.883 新式卡片：新式卡片：2、索引、索引 字順?biāo)饕Q索引）字順?biāo)饕Q索引）：按物質(zhì)的英文名稱或物質(zhì)學(xué)：按物質(zhì)的英文名稱或物質(zhì)學(xué)名的字母順序排列，每種物質(zhì)的名稱后面列出其化學(xué)分名的字母順序排列，每種物質(zhì)的名稱后面列出其化學(xué)分子式，三根最強(qiáng)線的子式，三根最強(qiáng)

37、線的d值值和和相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度I/I0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，以及與該，以及與該物質(zhì)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)對(duì)應(yīng)的JCPDS卡片的順序號(hào)等，便于查閱。卡片的順序號(hào)等，便于查閱。該索引該索引適用于對(duì)樣品中的信息已知的情況。適用于對(duì)樣品中的信息已知的情況。哈那瓦爾特索引哈那瓦爾特索引: 按衍射線的三條最強(qiáng)線的按衍射線的三條最強(qiáng)線的d值值排列，另有五條按排列，另有五條按強(qiáng)度次序排列作為參考的較強(qiáng)線條。每種物質(zhì)的衍射線在索引中強(qiáng)度次序排列作為參考的較強(qiáng)線條。每種物質(zhì)的衍射線在索引中重復(fù)三次，第一次按三條最強(qiáng)線的強(qiáng)度次序排列。然后以這一次重復(fù)三次，第一次按三條最強(qiáng)線的強(qiáng)度次序排列。然后以這一次序?yàn)檠h(huán)次序，選另一強(qiáng)線作第一強(qiáng)線，依

38、次的為第二、第三強(qiáng)序?yàn)檠h(huán)次序，選另一強(qiáng)線作第一強(qiáng)線，依次的為第二、第三強(qiáng)線。這三條強(qiáng)線都作為第一強(qiáng)線排列過一次。線。這三條強(qiáng)線都作為第一強(qiáng)線排列過一次。芬克索引：考慮試樣為多相、吸收、晶粒則優(yōu)取向，將芬克索引：考慮試樣為多相、吸收、晶粒則優(yōu)取向，將8強(qiáng)線的強(qiáng)線的d值作為分析依據(jù)。值作為分析依據(jù)。以上兩索引也叫以上兩索引也叫數(shù)字索引數(shù)字索引。他們適用于對(duì)樣品中的信息不清楚的他們適用于對(duì)樣品中的信息不清楚的情況。情況。3、物相定性分析的一般步驟：、物相定性分析的一般步驟： 樣品制備；樣品制備； 獲取待測試樣的衍射花樣（也叫衍射譜線）；獲取待測試樣的衍射花樣（也叫衍射譜線）； 根據(jù)衍射線的位置計(jì)算

39、各衍射線的晶面間距；根據(jù)衍射線的位置計(jì)算各衍射線的晶面間距； 估算估算 衍射線的相對(duì)強(qiáng)度；衍射線的相對(duì)強(qiáng)度； 查閱索引；查閱索引； 核對(duì)卡片并確定物相。核對(duì)卡片并確定物相。4、物相定性分析的注意事項(xiàng)：、物相定性分析的注意事項(xiàng)：（1）實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣，因此，要選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件；）實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣，因此，要選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件；（2）要充分了解樣品的來源、化學(xué)成分、物理特性等，這對(duì)于作出）要充分了解樣品的來源、化學(xué)成分、物理特性等，這對(duì)于作出正確的結(jié)論是很有幫助的；正確的結(jié)論是很有幫助的；（3）可以配合其他方法如電子顯微鏡、物理或化學(xué)方法等，聯(lián)合進(jìn)）可以配合其他方法如電子顯微鏡、物理或化學(xué)

40、方法等，聯(lián)合進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。行準(zhǔn)確的判定。5、衍射儀物相定性分析的特點(diǎn)：、衍射儀物相定性分析的特點(diǎn)：（1）不是做元素分析，而是做元素或組元所處的化學(xué)狀態(tài)；）不是做元素分析，而是做元素或組元所處的化學(xué)狀態(tài)；（2）可區(qū)別化合物的同素異構(gòu)態(tài)；）可區(qū)別化合物的同素異構(gòu)態(tài)；（3）當(dāng)樣品由多成分構(gòu)成時(shí)，能區(qū)別是以混合物還是以固溶體形）當(dāng)樣品由多成分構(gòu)成時(shí)，能區(qū)別是以混合物還是以固溶體形式存在；式存在；（4）只有少量樣品就可分析，且不消耗樣品；）只有少量樣品就可分析，且不消耗樣品；（5）樣品可以是粉末狀、塊狀、板狀、線狀均可。）樣品可以是粉末狀、塊狀、板狀、線狀均可。6、X射線物相定性分析的局限性：射線物相

41、定性分析的局限性：（1）樣品必須是結(jié)晶態(tài)的（氣體、液體、非晶物質(zhì)不能用）樣品必須是結(jié)晶態(tài)的（氣體、液體、非晶物質(zhì)不能用X射線衍射線衍射的方法做物相分析）；射的方法做物相分析）；（2）微量的混合物難以檢出（檢出的極限量依物質(zhì)而異，一般為）微量的混合物難以檢出（檢出的極限量依物質(zhì)而異，一般為110%左右）；左右）；（3）當(dāng)衍射的）當(dāng)衍射的X射線強(qiáng)度很弱時(shí)難以做物相分析。射線強(qiáng)度很弱時(shí)難以做物相分析。二、定量分析二、定量分析基本原理：基本原理：由于各物相的衍射線的強(qiáng)度隨該物相在材料中的由于各物相的衍射線的強(qiáng)度隨該物相在材料中的含量的增加而增加，二者之間有一定的關(guān)系，一般不為線性含量的增加而增加，二者

42、之間有一定的關(guān)系，一般不為線性關(guān)系（原因是：衍射線的強(qiáng)度顯著地取決于材料的吸收系數(shù)，關(guān)系（原因是：衍射線的強(qiáng)度顯著地取決于材料的吸收系數(shù)，而該系數(shù)本身又隨含量而變化。），根據(jù)材料中各物相衍射而該系數(shù)本身又隨含量而變化。），根據(jù)材料中各物相衍射線的強(qiáng)度比，推算各物相的相對(duì)含量。線的強(qiáng)度比，推算各物相的相對(duì)含量。I=I0 F2P e-2M e4 3 V 1+cos22 1m2c4 32 R V02 sin2 cos 2 單相物質(zhì)的強(qiáng)度單相物質(zhì)的強(qiáng)度多相物質(zhì)的強(qiáng)度多相物質(zhì)的強(qiáng)度Ij=I0 F2P e-2M e4 3 vjV 1+cos22 1m2c4 32 R V02 sin2 cos 2 混混 其

43、中：其中：vj為為 j 相的相的 體積百分?jǐn)?shù)體積百分?jǐn)?shù) e4 3m2c4 32 RB=I0 V Ij=F2P 1+cos22 e-2MV02 sin2 cos 2 （與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)）（與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)）（與相的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件有與相的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)）關(guān)的常數(shù)）有以下關(guān)系：有以下關(guān)系：Ij=BCjvj / 混混用某一相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)用某一相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) j代替體積百分?jǐn)?shù)代替體積百分?jǐn)?shù)vj=Vj/V=(Wj j)/V=(W/V)( j / j)= ( j / j) 混混= 混混m = ( m) j j ( j / j) ( m) j j Ij=BCj定量分析的基本公式定量分析的基本

44、公式該公式的特點(diǎn)該公式的特點(diǎn)：直接把第：直接把第j相的某根衍射線強(qiáng)度與該相的質(zhì)相的某根衍射線強(qiáng)度與該相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)量百分?jǐn)?shù) j 聯(lián)系起來聯(lián)系起來具體方法有直接對(duì)比法、內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法、具體方法有直接對(duì)比法、內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法、K值法值法1、直接對(duì)比法、直接對(duì)比法2、內(nèi)標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法定義定義：多相試樣中物相多相試樣中物相j和其它相的和其它相的 m不等，求物相不等，求物相j的含量時(shí)，的含量時(shí)，在試樣中加入一種標(biāo)準(zhǔn)物相在試樣中加入一種標(biāo)準(zhǔn)物相S進(jìn)行分析的定量法。進(jìn)行分析的定量法。公式推導(dǎo)見公式推導(dǎo)見p73 Ij/IS=C j 步驟：步驟： 配置一系列標(biāo)準(zhǔn)試樣（待測物相的含量已知配置一系列標(biāo)準(zhǔn)試樣（待測物相的

45、含量已知 、標(biāo)準(zhǔn)物相的、標(biāo)準(zhǔn)物相的 S一一定）；定）； 測量衍射線的強(qiáng)度比；測量衍射線的強(qiáng)度比； 作出作出Ij/IS和和 j曲線（定標(biāo)曲線）；曲線（定標(biāo)曲線）； 測未知試樣的測未知試樣的Ij/IS，在曲線上確定未知試樣的含量（所加標(biāo)，在曲線上確定未知試樣的含量（所加標(biāo)準(zhǔn)試樣的準(zhǔn)試樣的 S同上）同上）注意：注意：標(biāo)準(zhǔn)物相的含量恒定；標(biāo)準(zhǔn)物相的含量恒定；衍射線的選擇要兩相衍射角相近、衍射強(qiáng)度也比較相近的衍射衍射線的選擇要兩相衍射角相近、衍射強(qiáng)度也比較相近的衍射線，且不受其它衍射線的干擾。線，且不受其它衍射線的干擾。3、外標(biāo)法、外標(biāo)法定義：對(duì)比試樣中待測相的某條衍射線和該純相（外標(biāo)物質(zhì)）定義：對(duì)比試

46、樣中待測相的某條衍射線和該純相（外標(biāo)物質(zhì)）的同一衍射線的強(qiáng)度獲取該相物質(zhì)在未知試樣中的含量。（一的同一衍射線的強(qiáng)度獲取該相物質(zhì)在未知試樣中的含量。（一般用于兩相系統(tǒng)）。般用于兩相系統(tǒng)）。X射線衍射分析的基本原理射線衍射分析的基本原理 X射線衍射分析最基本的原理是遵循射線衍射分析最基本的原理是遵循Bragg方程：方程： 在滿足在滿足Bragg方程的基礎(chǔ)上，在不產(chǎn)生系統(tǒng)消光的前提下，方程的基礎(chǔ)上，在不產(chǎn)生系統(tǒng)消光的前提下，不同的晶面（其不同的晶面（其d值不同）就會(huì)在不同的方向上（值不同）就會(huì)在不同的方向上（ 角）產(chǎn)角）產(chǎn)生不同強(qiáng)度的衍射峰。那么就可以根據(jù)這些衍射峰的形狀、生不同強(qiáng)度的衍射峰。那么就

47、可以根據(jù)這些衍射峰的形狀、位置和高低來進(jìn)行不同的分析。位置和高低來進(jìn)行不同的分析。ndsin2X射線衍射分析的基本應(yīng)用射線衍射分析的基本應(yīng)用物相定性分析（這是物相定性分析（這是XRD最基本、最常見的應(yīng)用。其原理是和國際標(biāo)準(zhǔn)委最基本、最常見的應(yīng)用。其原理是和國際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)出版的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的員會(huì)出版的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的PDF卡片對(duì)比分析）；卡片對(duì)比分析）；物相定量分析；物相定量分析；晶胞參數(shù)的測定（也叫點(diǎn)陣參數(shù)的測定）；晶胞參數(shù)的測定（也叫點(diǎn)陣參數(shù)的測定）；固溶體類型的測定和固溶體固溶度的測定；固溶體類型的測定和固溶體固溶度的測定；結(jié)晶度的測定；結(jié)晶度的測定；晶粒度和嵌鑲塊尺度的測定；晶粒度和嵌鑲塊尺度的測

48、定；薄膜樣品的測定（適用于膜厚小于薄膜樣品的測定（適用于膜厚小于100 nm的情況）；的情況）；殘余應(yīng)力的測量等。殘余應(yīng)力的測量等。全非晶樣品的全非晶樣品的XRD圖圖有部分結(jié)晶相的有部分結(jié)晶相的XRD圖圖利用利用Jade5軟件對(duì)上圖進(jìn)行求結(jié)晶度的擬合軟件對(duì)上圖進(jìn)行求結(jié)晶度的擬合XRD圖圖上圖求結(jié)晶度的擬合結(jié)果上圖求結(jié)晶度的擬合結(jié)果謝樂方程：cosKDhkl0250500750Intensity(Counts)31-0174 BaTiO3 - Barium Titanium Oxide203040506070802-Theta(?GLT9.raw 12#圖1. 分析結(jié)果形式XRD譜線的幾種常見形

49、式203040506070802-Theta(?0250500750Intensity(Counts)GLT9.raw 12#31-0174 BaTiO3 - Barium Titanium Oxide圖2. 一般論文中所用形式203040506070802-Theta(?0250500750Intensity(Counts)GLT9.raw 12#31-0174 BaTiO3 - Barium Titanium Oxide5052545658(210)(211)(210)(211)圖3. 局部放大或叫圖中圖形式（論文中也常用）203040506070802-Theta(?0500100015

50、002000Intensity(Counts)GLT9.raw 12#GLT5.rawGLT11.raw 11#圖4. 多譜線疊加形式（論文中也常用）圖5. 多圖疊加的三維顯示形式（一）圖6. 多圖疊加的三維顯示形式（二）圖7. 多圖疊加的三維顯示形式（三）XRD譜線原始數(shù)據(jù)的格式及意義譜線原始數(shù)據(jù)的格式及意義12# 15.000 133 98 93 105 107 130 110 119 15.160 204 80 91 143 134 109 70 79 15.320 130 121 108 119 81 158 108 159 15.480 68 133 80 107 133 81 18

51、6 118 15.640 43 158 81 111 198 146 129 67 15.800 68 80 84 129 81 93 92 89 15.960 166 107 98 38 118 112 143 124 16.120 135 71 95 105 84 51 107 107 16.280 104 88 75 107 101 102 175 133 16.440 127 107 104 93 103 133 140 143XRD分析數(shù)據(jù)形式（一）及意義Peak Search Report (52 Peaks, Max P/N = 5.9)RQ68.raw 700PEAK: 31-

52、pts/Parabolic Filter, Threshold=3.0, Cutoff=0.1%, BG=3/1.0, Peak-Top=Summit2-Theta d(A) BG Height I% Area FWHM XS(A)5.235 16.8657353 96 4.7 2092 0.370 2836.301 14.0153284 77 3.8 1638 0.362 2949.038 9.7768 181 54 2.6 1443 0.454 2059.740 9.0733 174 57 2.8 939 0.280 52110.780 8.2003 166 187 9.1 5333 0.485 188