XRD樣品制備與實(shí)驗(yàn)條件的選擇

1、 金屬樣品如塊狀、板狀、圓拄狀要求磨成一個(gè)平面，面積不小于10X10毫米，如果面積太小可以用幾塊粘貼一起。對(duì)于片狀、圓拄狀樣品會(huì)存在嚴(yán)重的擇優(yōu)取向，衍射強(qiáng)度異常。因此要求測(cè)試時(shí)合理選擇響應(yīng)的方向平面。對(duì)于測(cè)量金屬樣品的微觀應(yīng)力（晶格畸變），測(cè)量殘余奧氏體，要求樣品不能簡(jiǎn)單粗磨，要求制備成金相樣品，并進(jìn)行普通拋光或電解拋光，消除表面應(yīng)變層。粉末樣品要求磨成320目的粒度，約40微米。粒度粗大衍射強(qiáng)度底，峰形不好，分辨率低。要了解樣品的物理化學(xué)性質(zhì)，如是否易燃，易潮解，易腐蝕、有毒、易揮發(fā)。粉末樣品要求在3克左右，如果太少也需5毫克。樣品可以是金屬、非金屬、有機(jī)、無(wú)機(jī)材料粉末。對(duì)于研究課題使用的、

2、購(gòu)買的各種原料一定要進(jìn)行鑒定，如材料分子式，晶型，結(jié)晶度，粒度等。以免用錯(cuò)原料。對(duì)于不同基體的薄膜樣品，要了解檢驗(yàn)確定基片的取向，X射線測(cè)量的膜厚度約20個(gè)納米。對(duì)于纖維樣品的測(cè)試應(yīng)該提出測(cè)試?yán)w維的照射方向，是平行照射還是垂直照射，因?yàn)槿∠虿煌苌鋸?qiáng)度也不相同。對(duì)于焊接材料，如斷口、焊縫表面的衍射分析，要求斷口相對(duì)平整， 提供斷口所含元素。如果一個(gè)斷口照射面積小則可用兩個(gè)或三個(gè)斷口拼起來(lái)。為保證對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品有一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于特殊的樣品可以找老師幫助提出衍射實(shí)驗(yàn)方案。要求研究生、博士生、具備材料X射線衍射數(shù)據(jù)的分析解析能力，能獨(dú)立的鑒定對(duì)照PDF卡標(biāo)準(zhǔn)衍射數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室為同學(xué)們提供PDF數(shù)據(jù)庫(kù)

3、的檢索。X射線衍射技術(shù)可以分析研究金屬固溶體、合金相結(jié)構(gòu)、氧化物相合成、材料結(jié)晶狀態(tài)、金屬合金化、金屬合金薄膜與取向、焊接金屬相、各種纖維結(jié)構(gòu)與取相、結(jié)晶度、原料的晶型結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、金屬的氧化、各種陶瓷與合金的相變、晶格參數(shù)測(cè)定、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、納米材料粒度、礦物原料結(jié)構(gòu)、建筑材料相分析、水泥的物相分析等。非金屬材料的X射線衍射技術(shù)可以分析材料合成結(jié)構(gòu)、氧化物固相相轉(zhuǎn)變、電化學(xué)材料結(jié)構(gòu)變化、納米材料摻雜、催化劑材料摻雜、晶體材料結(jié)構(gòu)、金屬非金屬氧化膜、高分子材料結(jié)晶度、各種沉積物、揮發(fā)物、化學(xué)產(chǎn)物、氧化膜相分析、化學(xué)鍍電鍍層相分析等。X射線實(shí)驗(yàn)室接受同學(xué)們的XRD衍射技術(shù)咨詢和指導(dǎo)，并提供PDF檢索數(shù)

4、據(jù)庫(kù)供同學(xué)們檢索。如果對(duì)樣品的成分不了解可以利用X射線熒光光譜儀測(cè)定成分為X射線衍射分析提供成分信息。X射線衍射實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)得到的信息質(zhì)量好與壞與樣品的制備有很大關(guān)系，在做XRD衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)合理處理樣品和制備樣品。4種xrd分析軟件功能的對(duì)比pcpdfwin屬于第二代物相檢索軟件。它是在衍射圖譜標(biāo)定以后，按照d值檢索。一般可以有限定元素、按照三強(qiáng)線、結(jié)合法等方法。所檢索出的卡片多數(shù)時(shí)候不對(duì)。一張復(fù)雜的衍射譜有時(shí)候需要花幾天的時(shí)間。searchmatch一個(gè)專門(mén)的物相檢索程序，屬于第三代檢索軟件，采用圖形界面，根據(jù)圖譜實(shí)體來(lái)對(duì)譜，直觀性好?？梢詫?shí)現(xiàn)和原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接對(duì)接，可以自動(dòng)或手動(dòng)標(biāo)定

5、衍射峰的位置，對(duì)于一般的圖都能很好的應(yīng)付。而且有幾個(gè)小工具使用很方便。如放大功能、十字定位線、坐標(biāo)指示按鈕、網(wǎng)格線條等。最重要的是它有自動(dòng)檢索功能。可以幫你很方便的檢索出你要找的物相。也可以進(jìn)行各種限定以縮小檢索范圍。如果你對(duì)于你的材料較為熟悉的話，對(duì)于一張含有4，5相的圖譜，檢索也就3分鐘。效率很高。而且它還有自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的功能！highscore幾乎searchmatch中所有的功能highscore都具備，而且它比search-match更實(shí)用。（1）它可以調(diào)用的數(shù)據(jù)格式更多。（2）窗口設(shè)置更人性化，用戶可以自己選擇。（3）譜線位置的顯示方式，可以讓你更直接地看到檢索的情況。（4）手

6、動(dòng)加峰或減峰更加方便。（5）可以對(duì)衍射圖進(jìn)行平滑等操作，是圖更漂亮。（6）可以更改原始數(shù)據(jù)的步長(zhǎng)、起始角度等參數(shù)。（7）可以進(jìn)行0點(diǎn)的校正。（8）可以對(duì)峰的外形進(jìn)行校正。（9）可以進(jìn)行半定量分析。（10）物相檢索更加方便，檢索方式更多。（11）可以編寫(xiě)批處理命令，對(duì)于同一系列的衍射圖，一鍵搞定。jade具有highscore相似的自動(dòng)檢索功能少些，但它有比之更多的功能。（1）它可以進(jìn)行衍射峰的指標(biāo)化。（2）進(jìn)行晶格參數(shù)的計(jì)算。（3）根據(jù)標(biāo)樣對(duì)晶格參數(shù)進(jìn)行校正。（4）輕松計(jì)算峰的面積、質(zhì)心。（5）出圖更加方便，你可以在圖上進(jìn)行更加隨意的編輯。 掃描方式及其用法多晶體X射線衍射方法一般都是0-20

7、掃描。即樣品轉(zhuǎn)過(guò)0角時(shí)，測(cè)角儀同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)20角。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程稱為掃描。例如，我們要對(duì)樣品進(jìn)行物相鑒定時(shí)，需要測(cè)量20=5-80范圍內(nèi)的衍射譜，這個(gè)測(cè)量過(guò)程就稱為“掃描”。掃描的方式一般分為兩種：連續(xù)掃描和步進(jìn)掃描。連續(xù)掃描是指測(cè)角儀的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)方式，測(cè)角儀從起始的20到終止的20進(jìn)行勻速掃描。其參數(shù)主要有兩個(gè)，一個(gè)是數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔，另一個(gè)是掃描速度。掃描速度是指單位時(shí)間內(nèi)測(cè)角儀轉(zhuǎn)過(guò)的角度，通常取2/min,4/min或8/min或16/min等。數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔是指每隔多少度取一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)參數(shù)需要組合。若數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔取0.02,則步長(zhǎng)可取4-8/min。不當(dāng)?shù)慕M合會(huì)引起衍射峰強(qiáng)度的降低、衍射峰

8、型不對(duì)稱、或峰位向掃描方向一側(cè)移動(dòng)。連續(xù)掃描一般用于做較大20范圍內(nèi)的全譜的掃描，適合于定性分析。例如：用連續(xù)掃描方式，從20掃描到80，數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔為0.02，掃描速度為4/min。所需要的時(shí)間為：（80-20）/4=15min。從這個(gè)計(jì)算過(guò)程來(lái)看，實(shí)驗(yàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔無(wú)關(guān)，連續(xù)掃描一般用時(shí)較少。一般來(lái)說(shuō)，如果X光管的功率較低或?qū)嶋H使用功率較低或光管使用時(shí)間較長(zhǎng)，為了獲得更加清晰的圖譜和較高的強(qiáng)度，需要使用較慢的掃描速度，如2/min。反之，使用高功率的光管，如18KW的轉(zhuǎn)靶光管，當(dāng)使用功率達(dá)到10KW時(shí)，掃描速度可以使用8/min。有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)18KW的轉(zhuǎn)靶衍射儀上，用掃描速度4,8和

9、16/min來(lái)掃描同一個(gè)樣品，圖譜基本沒(méi)有變化。對(duì)于硅酸鹽之類的無(wú)機(jī)物、金屬材料中的微量相或結(jié)晶狀態(tài)不好的化合物相分析，建議使用較慢的掃描速度來(lái)獲得較高的強(qiáng)度和清晰的圖譜。掃描速度極慢時(shí)可以使用數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔0.01，但當(dāng)掃描速度為4/min或以上的速度時(shí)，建議使用0.02或0.03。否則，圖譜的噪聲很大，圖譜上下波動(dòng)很大，把一些可能的弱峰掩蓋。步進(jìn)掃描步進(jìn)掃描方式是將掃描范圍按一定的步進(jìn)寬度（0.01或0.02）分成若干步，在每一步停留若干秒（步進(jìn)時(shí)間），并且將這若干秒內(nèi)記錄到的總光強(qiáng)度作為該數(shù)據(jù)點(diǎn)處的強(qiáng)度。例如，從20掃描到80，步進(jìn)寬度為0.02，步進(jìn)時(shí)間為1sec。那么，掃描完成所需的時(shí)間為：（80-20）/0.02*1/60=50min。從結(jié)果來(lái)看，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間與兩個(gè)參數(shù)都有關(guān)。不合適的參數(shù)組合，