無機(jī)非金屬材料測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

實(shí)驗(yàn)一 熱分析實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解TG/DTA/DSC 綜合熱分析儀的原理及儀器裝置。2. 學(xué)習(xí)使用熱分析方法鑒定礦物。二、 實(shí)驗(yàn)儀器 綜合分析儀三、 實(shí)驗(yàn)原理 熱分析是指在程序溫度的控制下測(cè)量物質(zhì)的物理性能與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。在熱分析法中，物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生變化，包括與周圍環(huán)境作用而經(jīng)歷的物理變化和化學(xué)變化，如釋放出結(jié)晶水和揮發(fā)性物質(zhì)的碎片、熱量的吸收或釋放，某些變化還涉及到物質(zhì)的質(zhì)量增加或質(zhì)量損失，發(fā)生熱化學(xué)變化和熱物理性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)變化等。熱分析法的核心就是研究物質(zhì)在受熱或冷卻時(shí)產(chǎn)生的物理和化學(xué)的變遷速率和溫度以及所涉及的能量和質(zhì)量變化?？傊?，熱分析技術(shù)是建立在物質(zhì)熱行為上的一類分析方法。就固體物質(zhì)而言受熱后物理性質(zhì)將發(fā)生變化。如導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、熱輻射性質(zhì)、熱容等都會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)金屬材料從一個(gè)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)相的過程中會(huì)吸收或放出熱量，如固態(tài)相變潛熱、固液熔融相變潛熱，發(fā)生相變所對(duì)應(yīng)的溫度稱為臨界點(diǎn)。熱分析方法就是測(cè)出發(fā)生相變的臨界點(diǎn)溫度。對(duì)于金屬合金材料，可以通過測(cè)出一系列不同成份配比的合金的臨界點(diǎn)，并將同一物性的點(diǎn)連起來而得到合金的相圖，這也是測(cè)定相圖的最常用的方法。常用的熱分析方法有三種：差熱分析法（DTA）、差示掃描量熱分析法（DSC）和熱重分析法（TG）。1 熱重分析法（TG）熱重分析法就是在程序溫度的控制下，借助于熱天平，獲得試樣的質(zhì)量隨溫度變化關(guān)系的信息。它的適用范圍很廣，研究的對(duì)象包括金屬、陶瓷、橡膠、塑料、玻璃以及其它一些有機(jī)和無機(jī)材料。它可以進(jìn)行吸附、裂解、氧化還原的研究，耐熱性、熱穩(wěn)定性、熱分解及其產(chǎn)物的分析，汽化、升華及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究。由熱重法測(cè)得的記錄為熱重曲線或稱TG曲線，其橫坐標(biāo)表示溫度或時(shí)間，縱坐標(biāo)表示質(zhì)量。曲線的起伏表示的質(zhì)量的增加或減少。平臺(tái)部分表示試樣的質(zhì)量在此溫度區(qū)間的穩(wěn)定的。熱重法僅能反映物質(zhì)在受熱條件下的質(zhì)量變化，由它獲得的信息有一定的局限性。此法受到許多因素的影響，是在一些限定條件下獲得的結(jié)果，這些條件包括儀器、實(shí)驗(yàn)條件和試樣因素等。因此獲得的信息又帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性。如果利用其它一些分析方法進(jìn)行配合試驗(yàn)，將對(duì)測(cè)試結(jié)果的解釋更有幫助。2 差熱分析法（DTA） 差熱分析是在溫度程序的控制下，測(cè)量物質(zhì)的溫度與參比物的溫度差和溫度關(guān)系的一種技術(shù)。其原理是：在相同的加熱條件下對(duì)試樣加熱或冷卻，若試樣中不發(fā)生任何熱效應(yīng)，試樣的溫度和參比物的溫度相等，兩者溫差為零。若試樣發(fā)生吸熱效應(yīng)，試樣的溫度將滯后于參比物的溫度，此時(shí)兩者的溫差不為零，并在DTA曲線上出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰；若試樣發(fā)生放熱效應(yīng)，試樣的溫度將超前于參比物的溫度，此時(shí)兩者的溫差也不為零，并在DTA曲線上出現(xiàn)一個(gè)放熱峰。根據(jù)記錄的曲線，就可以測(cè)出反應(yīng)開始的起始溫度，反應(yīng)峰所對(duì)應(yīng)的溫度（峰位置），峰的面積就和產(chǎn)生的熱效應(yīng)值對(duì)應(yīng)。通過這些信息，就可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。3 差示掃描量熱分析法（DSC） 差示掃描量熱分析也是用參比物和試樣進(jìn)行比較，但是兩者的重要差別在于DSC的參比物和試樣各自由一個(gè)單獨(dú)的微型加熱室加熱。當(dāng)試樣按程序升溫時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)試樣和參比物的溫差信號(hào)來調(diào)節(jié)加熱器的功率輸出，使試樣和參比物在整個(gè)試驗(yàn)過程中（不論有無熱效應(yīng)發(fā)生）始終保持溫度一致，即兩者的溫差為零。所記錄的是試樣和參比物之間的功率差隨溫度的變化曲線，稱為DSC曲線。DSC和DTA一樣可以用來測(cè)量轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時(shí)間和熱效應(yīng)峰或谷。其峰或谷的面積與試樣轉(zhuǎn)變時(shí)吸收或放出的熱量成正比。DTA、DSC、TG等各種單功能的熱分析儀若相互組裝在一起，就可以變成多功能的綜合熱分析儀，如DSCTG、DTATG等。綜合熱分析儀的優(yōu)點(diǎn)是在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下，即在同一次實(shí)驗(yàn)中可以獲得多種信息，這樣會(huì)有助于比較順利地得出符合實(shí)際的判斷。四、 實(shí)驗(yàn)步驟 1. 打開儀器電源預(yù)熱0.5小時(shí)，同時(shí)打開恒溫水浴。后期打開保護(hù)氣和吹掃氣閥門。 2. 打開儀器樣品室，放入?yún)⒈任铮折徨仯┖涂赵嚇盂徨?，熱天平清零?3. 在空試樣坩鍋內(nèi)裝入樣品，關(guān)閉樣品室。 4. 打開程序文件，輸入有關(guān)試驗(yàn)信息，如樣品（文件）名稱及質(zhì)量、試驗(yàn)方式（基線、樣品或樣品基線）、溫度、加熱速率、保溫時(shí)間、吹掃氣供氣方式等。確認(rèn)無誤后開始試驗(yàn)。 5. 試驗(yàn)過程中或完成后均可打開分析軟件對(duì)試驗(yàn)曲線進(jìn)行分析、測(cè)定試驗(yàn)曲線可打印輸出或作為圖片文件輸出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也可作為數(shù)據(jù)文件輸出。 6. 試驗(yàn)完成后待溫度降至80以下方可關(guān)閉全部電源和氣源。五、 思考1.升溫速率對(duì)測(cè)試結(jié)果有何影響？a.升溫速率對(duì)TG的影響： 升溫速率越大，所產(chǎn)生的熱滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重，往往導(dǎo)致熱重曲線上的起始溫度Ti和終止溫度Tf偏高。雖然分解溫度隨升溫速率變化而變化，但失重量保持恒定。中間產(chǎn)物的檢測(cè)與升溫速率密切相關(guān)，升溫速率快不利于中間產(chǎn)物的檢出，因?yàn)門G曲線上拐點(diǎn)變得不明顯，而慢的升溫速率可得到明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。熱重測(cè)量中的升溫速率不宜太快，一般以0.5-10/min為宜。b.升溫速率對(duì)DTA的影響： 在DTA實(shí)驗(yàn)中，升溫速率是對(duì)DTA 曲線產(chǎn)生最明顯影響的實(shí)驗(yàn)條件之一。當(dāng)即升溫速率增大時(shí)，dH/dt 越大，即單位時(shí)間產(chǎn)生的熱效應(yīng)增大，峰頂溫度通常向高溫方向移動(dòng)，峰的面積也會(huì)增加。 c.升溫速率對(duì)DSC的影響： 主要影響DSC曲線的峰溫和峰形，一般越大，峰溫越高，峰形越大和越尖銳。實(shí)際中，升溫速率的影響是很復(fù)雜的，對(duì)溫度的影響在很大程度上與試樣的種類和轉(zhuǎn)變的類型密切相關(guān)。2.氣氛對(duì)測(cè)試結(jié)果有何影響？a.氣氛對(duì)TG的影響： 熱重法通?？稍陟o態(tài)氣氛或動(dòng)態(tài)氣氛下進(jìn)行測(cè)定。在靜態(tài)氣氛下，如果測(cè)定的是一個(gè)可逆的分解反應(yīng)，隨著溫度的升高，分解速率增大。但由于試樣周圍氣體濃度增加會(huì)使分解速率下降。另外爐內(nèi)氣體的對(duì)流可造成樣品周圍的氣體濃度不斷變化。這些因素會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以通常不采用靜態(tài)氣氛。為了獲得重復(fù)性好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一般在嚴(yán)格控制的條件下采用動(dòng)態(tài)氣氛。試樣周圍氣氛對(duì)熱分解過程有較大的影響，氣氛對(duì)TG曲線的影響與反應(yīng)類型、分解產(chǎn)物的性質(zhì)和氣氛的種類有關(guān)。b.氣氛對(duì)DTA的影響： 氣氛對(duì)DTA 測(cè)定的影響主要對(duì)那些可逆的固體熱分解反應(yīng)，而對(duì)不可逆的固體熱分解反應(yīng)則影響不大。 c.氣氛對(duì)DSC的影響： 實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般對(duì)所通氣體的氧化還原性和惰性比較注意，而往往容易忽略對(duì)DSC峰溫和熱焓值的影響。實(shí)際上，氣氛的影響是比較大的。3.樣品粒度對(duì)測(cè)試結(jié)果有何影響？a.樣品粒度對(duì)TG的影響： 對(duì)熱傳導(dǎo)，氣體擴(kuò)散有較大影響。如粒度的不同會(huì)引起氣體產(chǎn)物的擴(kuò)散過程較大的變化，這種變化可導(dǎo)致反應(yīng)速率和TG曲線形狀的改變。粒度越小，反應(yīng)速率越快，使TG曲線上的Ti和Tf溫度降低，反應(yīng)區(qū)間變窄。試樣粒度大往往得不到較好的TG曲線。粒度減小不僅使熱分解溫度下降，而且也使分解反應(yīng)進(jìn)行的很完全。b.樣品粒度對(duì)DTA的影響： 樣品的顆粒度在100目200目左右，顆粒小可以改善導(dǎo)熱條件，但太細(xì)可能會(huì)破壞樣品的結(jié)晶度。對(duì)易分解產(chǎn)生氣體的樣品，顆粒應(yīng)大一些。參比物的顆粒、裝填情況及緊密程度應(yīng)與試樣一致，以減少基線的漂移。c.樣品粒度對(duì)DSC的影響： 通常大顆粒熱阻較大，而使試樣的熔融溫度和熔融熱焓偏低。但是當(dāng)結(jié)晶的試樣研磨成細(xì)顆粒時(shí)，往往由于晶體結(jié)構(gòu)的歪曲和結(jié)晶度的下降也可導(dǎo)致相類似的結(jié)果。對(duì)于帶靜電的粉狀試樣，由于粉末顆粒間的靜電引力使粉狀形成聚集體，也會(huì)引起熔融熱焓變大。實(shí)驗(yàn)二 掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)和原理。2.掌握掃描電鏡的操作方法。3.掌握掃描電鏡樣品的制作方法（特別是無機(jī)非金屬材料）。4.掌握二次電子成像和背散射電子成像的圖像觀察。二、 實(shí)驗(yàn)儀器 掃描電鏡、能譜儀 掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu) 1）電子光學(xué)系統(tǒng)：電子槍、聚光鏡、物鏡光闌； 2）掃描系統(tǒng)：掃描信號(hào)發(fā)生器、掃描放大控制器、掃描偏轉(zhuǎn)線圈； 3）信號(hào)探測(cè)放大系統(tǒng)：探測(cè)二次電子、背散射電子等信號(hào)； 4）圖像顯示和記錄系統(tǒng)：早期SEM采用顯像管、照相機(jī)等,數(shù)字式SEM采用電腦系統(tǒng)進(jìn)行圖像顯示和記錄管理； 5）真空系統(tǒng)：真空泵高于10-4Torr，常用機(jī)械真空泵、擴(kuò)散泵、渦輪分子泵； 6）電源系統(tǒng)：高壓發(fā)生裝置、高壓油箱。三、 實(shí)驗(yàn)原理 掃描電鏡的工作原理與閉路電視系統(tǒng)相似?？梢院?jiǎn)單地歸納為“光柵掃描，逐點(diǎn)成像”。 由三極電子槍發(fā)射出來的電子束，在加速電壓作用下，經(jīng)過 23 個(gè)電子透鏡聚焦后，在樣品表面按順序逐行進(jìn)行掃描，激發(fā)樣品產(chǎn)生各種物理信號(hào)，如二次電子、背散射電子、吸收電子、X 射線、俄歇電子等。這些物理信號(hào)的強(qiáng)度隨樣品表面特征而變。它們分別被相應(yīng)的收集器接受，經(jīng)放大器按順序、成比例地放大后，送到顯像管的柵極上，用來同步地調(diào)制顯像管的電子束強(qiáng)度，即顯像管熒光屏上的亮度。由于供給電子光學(xué)系統(tǒng)使電子束偏向的掃描線圈的電源也就是供給陰極射線顯像管的掃描線圈的電源，此電源發(fā)出的鋸齒波信號(hào)同時(shí)控制兩束電子束作同步掃描。因此，樣品上電子束的位置與顯像管熒光屏上電子束的位置是一一對(duì)應(yīng)的。這樣，在熒光屏上就形成一幅與樣品表面特征相對(duì)應(yīng)的畫面某種信息圖，如二次電子像、背散射電子像等。畫面上亮度的疏密程度表示該信息的強(qiáng)弱分布。a.二次電子像襯度原理:表面形貌襯度是利用對(duì)樣品表面形貌變化敏感的物理信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)信號(hào)得到的一種像襯度。因?yàn)槎坞娮有盘?hào)主要來自樣品表層510 nm深度范圍，它的強(qiáng)度與原子序數(shù)沒有明確關(guān)系，但對(duì)微區(qū)刻面相對(duì)于入射電子束的位向卻十分敏感。二次電子像分辨率比較高，所以適用于顯示形貌襯度。b.原子序數(shù)襯度形成機(jī)理:原子序數(shù)襯度是利用對(duì)樣品微區(qū)原子序數(shù)或化學(xué)成分變化敏感的物理信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)得到的一種顯示微區(qū)化學(xué)成分差別的像襯度。背散射電子、吸收電子和特征X射線等信號(hào)對(duì)微區(qū)原子序數(shù)或化學(xué)成分的變化敏感，都可以作為原子序數(shù)襯度或化學(xué)成分襯度。背散射電子是被樣品原子反射回來的入射電子，樣品背散射系數(shù)隨元素原子序數(shù)Z的增加而增加。即樣品表面平均原子序數(shù)越高的區(qū)域，產(chǎn)生的背散射電子信號(hào)越強(qiáng)，在背散射電子像上顯示的襯度越亮；反之越暗。因此可以根據(jù)背散射電子像（成分像）亮暗襯度來判斷相應(yīng)區(qū)域原子序數(shù)的相對(duì)高低。背散射電子能量較高，離開樣品表面后沿直線軌跡運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)到的背散射電子信號(hào)強(qiáng)度要比二次電子小得多，且有陰影效應(yīng)。由于背散射電子產(chǎn)生的區(qū)域較大，所以分辨濾低。四、 實(shí)驗(yàn)步驟（樣品制備） 1. 樣品制備 掃描電鏡的優(yōu)點(diǎn)之一是樣品制備簡(jiǎn)單，對(duì)于新鮮的金屬斷口，樣品不需要做任何處理，可以直接進(jìn)行觀察。但有些情況需要對(duì)樣品進(jìn)行必要的處理。（1）樣品表面附著有灰塵和油污，可用有機(jī)溶劑在超聲波清洗器中清洗；（2）樣品表面銹蝕或嚴(yán)重氧化，采用化學(xué)清洗或電解的方法處理。清洗時(shí)可能失去一些表面形貌特征的細(xì)節(jié)；（3）對(duì)于不導(dǎo)電的樣品，觀察前需要在表面噴鍍一層導(dǎo)電金屬或炭，鍍膜厚度控制在510nm為宜。蒸鍍導(dǎo)電膜方法有兩種，分別為真空鍍膜和離子濺射鍍膜。 真空鍍膜原理：真空鍍膜機(jī)工作原理是高速旋轉(zhuǎn)基片，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻的涂在基片上，常用于各種溶膠凝膠（Sol-Gel）實(shí)驗(yàn)中的薄膜制作，厚度視不同膠液和基片間的粘滯系數(shù)而不同，也和旋轉(zhuǎn)速度及時(shí)間有關(guān)。離子濺射鍍膜原理：在低壓系統(tǒng)中，氣體分子在相隔一定距離的陽極和負(fù)極之間的強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離成正離子和電子，正離子飛向陰極，電子飛向陽極，二電極間形成輝光放電，在輝光放電過程中，具有一定動(dòng)量的正離子撞擊陰極，使陰極表面的原子被逐出，稱為濺射，如果陰極表面為用來鍍膜的材料（靶材），需要鍍膜的樣品放在作為陽極的樣品臺(tái)上，則被正離子轟擊而濺射出來的靶材原子沉積在試樣上，形成一定厚度的鍍膜層。五、 思考1.原子序數(shù)襯度和形貌襯度主要有哪些信號(hào)產(chǎn)生？ 二次電子信號(hào)反映形貌特征，背散射電子信號(hào)反映形貌特征和原子序數(shù)襯度。2.通過斷口形貌觀察可以研究材料的哪些性質(zhì)？ 通過斷口的形態(tài)分析去研究一些斷裂的基本問題：如斷裂起因、斷裂性質(zhì)、斷裂方式、斷裂機(jī)制、斷裂韌性、斷裂過程的應(yīng)力狀態(tài)以及裂紋擴(kuò)展速率等。3.形貌觀察鍍膜是否產(chǎn)生假象？ 同樣蒸鍍條件下，有些試樣會(huì)形成明顯的鍍膜材料假象，有些試樣不產(chǎn)生鍍膜假象。是否能形成均勻的導(dǎo)電膜，不但和蒸鍍條件（電流、時(shí)間及靶體與試樣間的距離等）有關(guān)，還與試樣組成、表面結(jié)構(gòu)及與蒸鍍材料的種類等有關(guān)。表面光滑的試樣，例如玻璃試樣，或者大晶粒陶瓷斷口試樣，鍍膜后表面容易觀察到島狀結(jié)構(gòu)，對(duì)此類材料蒸鍍時(shí)間要盡量短。表面粗糙試樣、多孔試樣，例如羥基磷灰石試樣，多孔陶瓷材料，鍍膜后不容易產(chǎn)生鍍膜假象。實(shí)驗(yàn)三 X射線衍射分析實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解x射線衍射儀的構(gòu)造與操作原理。2. 了解x射線衍射儀分析的過程。3. 掌握使用x射線衍射儀分析進(jìn)行物相分析的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法。4. 掌握使用x射線衍射儀分析進(jìn)行物相分析的衍射數(shù)據(jù)處理方法。二、 實(shí)驗(yàn)儀器 X射線衍射儀基本結(jié)構(gòu)：X射線衍射儀由X射線發(fā)生器、X射線測(cè)角儀、輻射探測(cè)器和輻射探測(cè)電路4個(gè)基本部分組成，現(xiàn)代X射線衍射儀還包括控制操作和運(yùn)行軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 布拉格公式：光波經(jīng)過狹縫將產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。狹縫的大小必須與光波的波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)或更小。對(duì)X射線，由于它的波長(zhǎng)在0.2nm的數(shù)量級(jí)，要造出相應(yīng)大小的狹縫觀察X射線的衍射，就相當(dāng)困難。馮勞厄首先建議用晶體這個(gè)天然的光柵來研究X射線的衍射，因?yàn)榫w的晶格正好與X射線的波長(zhǎng)屬于同數(shù)量級(jí)。布拉格公式 2. X射線的產(chǎn)生和X射線光譜：實(shí)驗(yàn)中通常使用X光管來產(chǎn)生X射線。在抽成真空的X光管內(nèi)，當(dāng)由熱陰極發(fā)出的電子經(jīng)高壓電場(chǎng)加速后，高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊由金屬做成的陽極靶時(shí)，靶就發(fā)射X射線。發(fā)射出的X射線分為兩類：（1）如果被靶阻擋的電子的能量不越過一定限度時(shí)，發(fā)射的是連續(xù)光譜的輻射。這種輻射叫做軔致輻射；（2）當(dāng)電子的能量超過一定的限度時(shí)，可以發(fā)射一種不連續(xù)的、只有幾條特殊的譜線組成的線狀光譜，這種發(fā)射線狀光譜的輻射叫做特征輻射。連續(xù)光譜的性質(zhì)和靶材料無關(guān)，而特征光譜和靶材料有關(guān)，不同的材料有不同的特征光譜，這就是為什么稱之為“特征”的原因。a.連續(xù)光譜 連續(xù)光譜又稱為“白色”X射線，包含了從短波限m開始的全部波長(zhǎng)，其強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化連續(xù)地改變。從短波限開始隨著波長(zhǎng)的增加強(qiáng)度迅速達(dá)到一個(gè)極大值，之后逐漸減弱，趨向于零。連續(xù)光譜的短波限m只決定于X射線管的工作高壓。b.特征光譜陰極射線的電子流轟擊到靶面，如果能量足夠高，靶內(nèi)一些原子的內(nèi)層電子會(huì)被轟出，使原子處于能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)。原子的激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，內(nèi)層軌道上的空位將被離核更遠(yuǎn)的軌道上的電子所補(bǔ)充，從而使原子能級(jí)降低，多余的能量便以光量子的形式輻射出來。處于K激發(fā)態(tài)的原子，當(dāng)不同外層（L、M、N層）的電子向 K層躍遷時(shí)放出的能量各不相同，產(chǎn)生的一系列輻射統(tǒng)稱為K系輻射。同樣，L層電子被轟出后，原子處于L激發(fā)態(tài)，所產(chǎn)生的一系列輻射統(tǒng)稱為L(zhǎng)系輻射，依次類推?；谏鲜鰴C(jī)制產(chǎn)生的X射線，其波長(zhǎng)只與原子處于不同能級(jí)時(shí)發(fā)生電子躍遷的能級(jí)差有關(guān)，而原子的能級(jí)是由原子結(jié)構(gòu)決定的。四、 實(shí)驗(yàn)步驟（實(shí)驗(yàn)條件選擇）1. 試樣 衍射儀試樣可以是金屬、非金屬的塊、片或粉末狀。 XRD-7000還可以是流體或液態(tài)。 對(duì)于塊狀、片狀試樣可以用粘接劑將其固定在試樣框架上，并保持一個(gè)平面與框架平面平行；粉末試樣用粘接劑調(diào)和后填入試樣架凹槽中，使粉末表面刮平與框架平面一致。試樣對(duì)晶粒大小、試樣厚度、擇優(yōu)取向、應(yīng)力狀態(tài)和試樣表面平整度等都有一定要求。 衍射儀用試樣晶粒大小要適宜，在1m-5m左右最佳。2. 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇 選擇陽極靶和濾波片是獲得衍射譜圖的前提。 根據(jù)吸收規(guī)律，所選擇的陽極靶產(chǎn)生的X射線不會(huì)被試樣強(qiáng)烈地吸收，即Z靶 Z樣或Z靶 Z樣。 在確定了靶材后，選擇濾波片的原則是： 當(dāng)Z靶 40時(shí)，Z濾 = Z靶 - 1； 當(dāng)Z靶 40時(shí)，Z濾 = Z靶 2， 實(shí)驗(yàn)中還需要選擇的參數(shù)有X射線管的電壓和電流。 衍射儀實(shí)驗(yàn)參數(shù)還有狹縫光欄、時(shí)間常數(shù)和掃描速度。五、 思考1.樣品中含有非晶態(tài)物質(zhì)，非晶態(tài)的含量是否能進(jìn)行判斷？不能，根據(jù)布拉格方程可知晶態(tài)物質(zhì)能對(duì)x射線發(fā)生衍射，而非晶態(tài)物質(zhì)不能。2.用x射線衍射儀能進(jìn)行哪些材料的測(cè)試？金屬材料和無機(jī)非金屬材料。 3.X射線衍射測(cè)試樣品要求 (1).金屬樣品如塊狀、板狀、圓柱狀要求被測(cè)面磨成一個(gè)平面，面積不小于10X5 mm2，如果面積太小可以用幾塊粘貼一起。 (2).對(duì)于帶狀樣品要求用膠粘在玻璃片上（玻璃片在本實(shí)驗(yàn)室借）。注意：膠不要露出表面。 (3).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)。 注意：粉末樣品如與丙酮、酒精、水起反應(yīng)，應(yīng)告知實(shí)驗(yàn)室老師。 (4).粉末樣品要求在12克左右。如果太少也需平鋪面積為55mm2。 (5).塊狀樣品在背面作標(biāo)記，最好在背面標(biāo)號(hào)。實(shí)驗(yàn)四 紅外光譜實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理。2. 掌握式樣的處理和制備。3. 掌握紅外光譜儀的應(yīng)用和分析方法。二、 實(shí)驗(yàn)儀器 紅外光譜儀的主要部件1 光源(1)能斯特?zé)?2)硅碳棒(3)氧化鋁棒2 單色器核心部件，主要由狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件組成3 濾光器4 檢測(cè)器(1)真空熱電偶(2)熱電量熱計(jì)(3)光電管5 放大器和記錄系統(tǒng) 三、 實(shí)驗(yàn)原理 每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。紅外吸收光譜是由分子不停地作振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡(jiǎn)正振動(dòng)（例如伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng)）。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收光譜。分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量不是連續(xù)而是量子化的。但由于在分子的振動(dòng)躍遷過程中也常常伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷，使振動(dòng)光譜呈帶狀。所以分子的紅外光譜屬帶狀光譜。分子越大，紅外譜帶也越多總之，要產(chǎn)生紅外光譜需要具備以下兩個(gè)條件：a.輻射應(yīng)絕緣且能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需要的能量；b.輻射與物質(zhì)見又相互耦合作用，分子啊在振動(dòng)過程中必須有瞬間偶極矩的改變。四、 實(shí)驗(yàn)步驟（樣品處理技術(shù)） 針對(duì)液體樣品、固體樣品分別有液膜法、溶液法和壓片法、薄膜法。針對(duì)氣體樣品也有專門的處理方法。1. 液體樣品（1） 液膜法 液體樣品常用液膜法。該法適用于不易揮發(fā)(沸點(diǎn)高于80)的液體或粘稠溶液。使用兩塊KBr或NaCl鹽片。將液體滴1-2滴到鹽片上，用另一塊鹽片將其夾住，用螺絲固定后放入樣品室測(cè)量。若測(cè)定碳?xì)漕愇蛰^低的化合物時(shí)，可在中間放入夾片(spacer，約0.05-0.1mm厚)，增加膜厚。測(cè)定時(shí)需注意不要讓氣泡混入，螺絲不應(yīng)擰得過緊以免窗板破裂。使用以后要立即拆除，用脫脂棉沾氯仿、丙酮擦凈。（2） 溶液法 溶液法適用于揮發(fā)性液體樣品的測(cè)定。使用固定液池，將樣品溶于適當(dāng)溶劑中配成一定濃度的溶液(一般以10%w/w左右為宜)，用注射器注入液池中進(jìn)行測(cè)定。所用溶劑應(yīng)易于溶解樣品，是非極性，不與樣品形成氫鍵，溶劑的吸收不與樣品吸收重合。常用溶劑為CS2、CCl4、CHCl3等。2. 固體樣品（1）壓片法固體樣品常用壓片法，它也是固體樣品紅外測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。將固體樣品0.5mg1.0mg與150mg左右的KBr一起粉碎，用壓片機(jī)壓成薄片。薄片應(yīng)透明均勻。（2）薄膜法該法適用于高分子化合物的測(cè)定。將樣品溶于揮發(fā)性溶劑后倒在潔凈的玻璃板上，在減壓干燥器中使溶劑揮發(fā)后形成薄膜，固定后進(jìn)行測(cè)定。常見鹽片的紅外透明范圍為：KBr(400 cm-1)，NaCl(650 cm-1)，CsI(150 cm-1)等。（3）調(diào)糊法:固體樣品還可用調(diào)糊法(或重?zé)N油法，Nujol法)。將固體樣品(5-10