材料分析方法-第五章

1、材料分析方法材料分析方法第五章第五章 物物相分析相分析及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定第一節(jié)第一節(jié) 定性分析定性分析第二節(jié)第二節(jié) 定量分析定量分析第三節(jié)第三節(jié) 點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定第四節(jié)第四節(jié) 非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的X射線衍射分析射線衍射分析第一節(jié)第一節(jié) 定性分析定性分析5.1.1引言引言 常規(guī)化學(xué)成分分析常規(guī)化學(xué)成分分析:（如光譜、（如光譜、X熒光、電子探針分析等）是熒光、電子探針分析等）是對(duì)材料的對(duì)材料的元素組成定性和定量分析元素組成定性和定量分析。如：如：Fe:96.5；C:0.4；Ni:1.8；Cr:0.8 ；它它不能說明各元素存在的狀態(tài)；

2、不能說明各元素存在的狀態(tài)； 化學(xué)分析：化學(xué)分析：如：如：兩種晶體物質(zhì)混合物兩種晶體物質(zhì)混合物，分析有，分析有Ca+、Na+、Cl、S04，但不能確定究竟是哪兩種晶體。，但不能確定究竟是哪兩種晶體。 金屬材料：金屬材料：碳鋼：為碳鋼：為Fe-C合金，合金，更要了解在各種條件下，究竟是由哪些更要了解在各種條件下，究竟是由哪些物相物相組成。組成。如：如：鐵素體鐵素體、滲碳體滲碳體、奧氏體奧氏體或或其他物相其他物相？l 如：如：Al -Ti復(fù)合材料：復(fù)合材料：有高溫強(qiáng)度高、比重小、耐熱等性能；有高溫強(qiáng)度高、比重小、耐熱等性能；化學(xué)分析：化學(xué)分析：Ti和和Al元素；元素；X射線衍射分析：射線衍射分析：可

3、知可知TiAl，Ti3A1，TiAl3等等中哪一化合物。中哪一化合物。l 物質(zhì)同素異構(gòu)體：物質(zhì)同素異構(gòu)體：其他方法不能區(qū)分；其他方法不能區(qū)分；如：如：Al203各種結(jié)構(gòu)已測(cè)定出就有各種結(jié)構(gòu)已測(cè)定出就有14種以上。種以上。l 可見：材料成分相同，在不同條件下，可由不同可見：材料成分相同，在不同條件下，可由不同 “相相” 組成，組成，呈現(xiàn)出不同性能。呈現(xiàn)出不同性能。l “相相”：由材料中各元素作用形成的，具有由材料中各元素作用形成的，具有同一聚集狀態(tài)同一聚集狀態(tài)、同同一結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的的均勻組成均勻組成部分。部分。u一個(gè)物相是由化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)兩部分所決定。一個(gè)物相是由化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)

4、兩部分所決定。X射線的分析正是基于材料晶體結(jié)構(gòu)來測(cè)定物相。射線的分析正是基于材料晶體結(jié)構(gòu)來測(cè)定物相。 1、物相定性分析：、物相定性分析：可鑒定材料是由那些可鑒定材料是由那些“相相”組成。組成。（單質(zhì)（單質(zhì)相分析出來的是元素）。相分析出來的是元素）。 “相相”：有有單質(zhì)相（純?cè)兀?、化合物單質(zhì)相（純?cè)兀?、化合物和和固溶體固溶體等類別，等類別，2、物相定量分析：、物相定量分析：確定各組成相含量，確定各組成相含量，以以體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)或或質(zhì)量分質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)表示。表示。物相：物相：決定或影響材料性能重要因素，因而，決定或影響材料性能重要因素，因而，物相分析物相分析在在材料、冶金、化工、地質(zhì)、醫(yī)藥等行業(yè)

5、應(yīng)用十分廣泛。材料、冶金、化工、地質(zhì)、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。5.1.2 5.1.2 物相分析的基本原理物相分析的基本原理 物相分析基本原理物相分析基本原理: 各結(jié)晶物質(zhì)均有特定晶體結(jié)構(gòu)及參數(shù)，如：點(diǎn)陣類型、晶胞大小各結(jié)晶物質(zhì)均有特定晶體結(jié)構(gòu)及參數(shù)，如：點(diǎn)陣類型、晶胞大小、原子數(shù)目及原子在晶胞中的位置等。這些參數(shù)均反映在、原子數(shù)目及原子在晶胞中的位置等。這些參數(shù)均反映在X射線射線衍射花樣（方向衍射花樣（方向、強(qiáng)度、強(qiáng)度 I）中。盡管物質(zhì)種類千萬種，卻沒有）中。盡管物質(zhì)種類千萬種，卻沒有物質(zhì)衍射花樣完全相同。某物質(zhì)的多晶體衍射花樣是該物質(zhì)的特物質(zhì)衍射花樣完全相同。某物質(zhì)的多晶體衍射花樣是該物質(zhì)的

6、特征，成為鑒別物相的標(biāo)志征，成為鑒別物相的標(biāo)志. 由由衍射位置（衍射位置（）：）：確定是什么物相，即確定是什么物相，即定性分析；定性分析； 由由衍射強(qiáng)度（衍射強(qiáng)度（I）：）：確定各物相含量，即確定各物相含量，即定量分析。定量分析。 混合物或多相物質(zhì)：混合物或多相物質(zhì)：各相物質(zhì)衍射花樣各相物質(zhì)衍射花樣機(jī)械疊加、互不干擾；機(jī)械疊加、互不干擾；分分析時(shí)，將其衍射花樣區(qū)分開就行了。析時(shí)，將其衍射花樣區(qū)分開就行了。 衍射花樣：衍射花樣：反映物相中元素化學(xué)結(jié)合態(tài)，是反映物相中元素化學(xué)結(jié)合態(tài)，是物相物相的的“指紋指紋”， 物相定性分析：物相定性分析：1. 若制備各種若制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)，經(jīng)經(jīng)

7、X射線衍射得到射線衍射得到標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣（數(shù)據(jù)），（數(shù)據(jù)），并使之規(guī)范化和存檔；并使之規(guī)范化和存檔；2. 分析時(shí)，將分析時(shí)，將待測(cè)物質(zhì)衍射花樣（數(shù)據(jù)）與標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣（待測(cè)物質(zhì)衍射花樣（數(shù)據(jù)）與標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣（數(shù)據(jù)）對(duì)比數(shù)據(jù)）對(duì)比，從中選出相同者，就可確定其組成相了。，從中選出相同者，就可確定其組成相了。 定性分析實(shí)質(zhì)：定性分析實(shí)質(zhì)：衍射花樣（數(shù)據(jù)）采集、處理衍射花樣（數(shù)據(jù)）采集、處理和和查找、核查找、核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)花樣（數(shù)據(jù)）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)花樣（數(shù)據(jù)）兩件事情。兩件事情。 5.1.3 5.1.3 粉末衍射卡片粉末衍射卡片PDFPDF卡片卡片 衍射花樣：衍射花樣：不便保存和交流，且條件不同，花樣形態(tài)各

8、異，不便保存和交流，且條件不同，花樣形態(tài)各異，因此，要有一個(gè)因此，要有一個(gè)國際通用的衍射花樣標(biāo)準(zhǔn)。國際通用的衍射花樣標(biāo)準(zhǔn)。 花樣標(biāo)準(zhǔn)：花樣標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)具有：應(yīng)具有： 1. 反應(yīng)晶體衍射本質(zhì)；反應(yīng)晶體衍射本質(zhì)； 2. 不因試驗(yàn)條件而變化。不因試驗(yàn)條件而變化。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：即即衍射晶面間距衍射晶面間距 d 值值（ 2 ）和）和衍射強(qiáng)度衍射強(qiáng)度 I 。 因此，因此，將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍射花樣特征數(shù)字化，制成一張卡片將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍射花樣特征數(shù)字化，制成一張卡片或存入計(jì)算機(jī)，或存入計(jì)算機(jī)，并注明并注明物相名稱、衍射物相名稱、衍射 d 值數(shù)列值數(shù)列和和強(qiáng)度強(qiáng)度 I ，就是各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的，就是各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的衍射卡

9、片衍射卡片。 1936年，年，哈納瓦特哈納瓦特（J.D.Hanawalt）首創(chuàng)將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍首創(chuàng)將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍射花樣特征數(shù)字化，制成卡片，并提出了檢索索引方法。射花樣特征數(shù)字化，制成卡片，并提出了檢索索引方法。哈納瓦特（哈納瓦特（J.D.Hanawalt）1938年，又首先提出d-I數(shù)據(jù)卡片數(shù)據(jù)卡片，他和林恩林恩（H.W.Rinn）等人收集了1000多種物質(zhì)的衍射圖，整理出d值、強(qiáng)度值、強(qiáng)度I/ I1等數(shù)據(jù)，制成相應(yīng)物相衍射數(shù)據(jù)卡片。 1941年，由年，由美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）接管此工作，并接管此工作，并由由粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì) （JCPDS）著

10、手出版化合物的著手出版化合物的卡片，稱為卡片，稱為ASTM卡片。卡片。 后來，由美、英一些機(jī)構(gòu)組成后來，由美、英一些機(jī)構(gòu)組成“粉末衍射法化學(xué)分析聯(lián)合委粉末衍射法化學(xué)分析聯(lián)合委員會(huì)員會(huì)” 主持編輯，稱為主持編輯，稱為X射線衍射數(shù)據(jù)卡片射線衍射數(shù)據(jù)卡片及及卡片索引卡片索引。 1957年，從第七組卡片始，改稱年，從第七組卡片始，改稱X射線粉末數(shù)據(jù)文件射線粉末數(shù)據(jù)文件及及文文件索引，件索引，并分為并分為有機(jī)物有機(jī)物和和無機(jī)物無機(jī)物卡片，且每年增加一組卡片卡片，且每年增加一組卡片。 1963年，從第年，從第13組起，將組起，將X射線粉末數(shù)據(jù)文件射線粉末數(shù)據(jù)文件改名為改名為粉末粉末衍射文件衍射文件 (Po

11、wder Diffraction File)，簡稱簡稱PDF，。 1969年，從第年，從第14組始，由新成立的組始，由新成立的國際國際粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)委員會(huì) （Joint Committee on Powder Diffraction Standards 即即JCPDS）主持編輯和出版）主持編輯和出版PDF卡片卡片及其及其索引索引。 1978年，從第年，從第27組始，又由組始，又由JCPDS的的國際衍射數(shù)據(jù)中心國際衍射數(shù)據(jù)中心 （International Centre for Diffraction Data，即即ICDD）主持出）主持出版。版。 1992年，卡片統(tǒng)由年

12、，卡片統(tǒng)由ICDD出版，至出版，至1997年，已有年，已有47組，組，含含有機(jī)有機(jī)、無機(jī)無機(jī)物相約有物相約有67000張，并不斷補(bǔ)充。張，并不斷補(bǔ)充?？ㄆ蛱?hào)，說明氯化鈉的卡片是第卡片序號(hào)，說明氯化鈉的卡片是第5組組628號(hào)號(hào)衍射花樣中三根最強(qiáng)衍射花樣中三根最強(qiáng)線條對(duì)應(yīng)的晶面間距線條對(duì)應(yīng)的晶面間距和相對(duì)強(qiáng)度，以最強(qiáng)和相對(duì)強(qiáng)度，以最強(qiáng)線條的強(qiáng)度為線條的強(qiáng)度為100可能測(cè)到的最大晶面間距可能測(cè)到的最大晶面間距物質(zhì)化學(xué)式和化學(xué)名稱。物質(zhì)化學(xué)式和化學(xué)名稱。右下角為普通名稱或礦物名右下角為普通名稱或礦物名稱。稱。- -卡片數(shù)據(jù)高度可靠；卡片數(shù)據(jù)高度可靠；- -可靠性很低，質(zhì)量較差；可靠性很低，質(zhì)量較差；

13、 i- -質(zhì)量較好質(zhì)量較好；C- -數(shù)據(jù)來自計(jì)算；數(shù)據(jù)來自計(jì)算；無標(biāo)號(hào)無標(biāo)號(hào)- -可靠性一般可靠性一般獲得衍射數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)條獲得衍射數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)條件，件，Rad為輻射種類為輻射種類，F(xiàn)ilter為濾波片名稱為濾波片名稱，晶體學(xué)數(shù)據(jù)晶體學(xué)數(shù)據(jù)光學(xué)和其它物理性質(zhì)數(shù)據(jù)光學(xué)和其它物理性質(zhì)數(shù)據(jù)備注欄：備注欄：如試樣來源，制備方法，化學(xué)成分，升華如試樣來源，制備方法，化學(xué)成分，升華點(diǎn)，分解溫度，轉(zhuǎn)變點(diǎn)，獲得衍射花樣的溫度等點(diǎn)，分解溫度，轉(zhuǎn)變點(diǎn)，獲得衍射花樣的溫度等衍射花樣數(shù)據(jù)。晶面衍射花樣數(shù)據(jù)。晶面間距間距d，相對(duì)強(qiáng)度，相對(duì)強(qiáng)度II1 ，晶面指數(shù)，晶面指數(shù)(hkl) 分析卡片時(shí)，要把握以下的關(guān)鍵性信息：分析卡

14、片時(shí)，要把握以下的關(guān)鍵性信息： 卡片序號(hào)：卡片序號(hào)： PDF卡片序號(hào)形式為： Xx x x 。 符號(hào)“”前的數(shù)字表示 卡片的組號(hào)組號(hào)； 符號(hào)“”后的數(shù)字表示 卡片在組內(nèi)的序號(hào)組內(nèi)的序號(hào)。 如：40787為第4組的第787號(hào)卡片。 三強(qiáng)線：三強(qiáng)線：兩種或兩種以上物質(zhì)的衍射線條中有一些位置相近兩種或兩種以上物質(zhì)的衍射線條中有一些位置相近或相同，但或相同，但最強(qiáng)線最強(qiáng)線和和次強(qiáng)線次強(qiáng)線通常是不相同的。通常是不相同的?？ㄆ蛱?hào)三強(qiáng)線最大面間距三強(qiáng)線欄 將 d 值數(shù)列值數(shù)列中強(qiáng)度最高強(qiáng)度最高的三根線條（三強(qiáng)線）的三根線條（三強(qiáng)線）的面間距d和相對(duì)強(qiáng)度 I 提到卡片首位。 三強(qiáng)線：三強(qiáng)線：能準(zhǔn)確反映物質(zhì)特

15、征，受試驗(yàn)條件影響較小。最大面間距：最大面間距：為可能測(cè)到的最大面間距。最大面間距。24 物相化學(xué)式及英文名稱：物相化學(xué)式及英文名稱： 化學(xué)式后數(shù)字及大寫字母，以表示不同相?；瘜W(xué)式后數(shù)字及大寫字母，以表示不同相。 其中：數(shù)字單胞原子數(shù)，英文字母點(diǎn)陣類型。其中：數(shù)字單胞原子數(shù)，英文字母點(diǎn)陣類型。 C簡單立方；簡單立方； B體心立方；體心立方； F面心立方；面心立方；。 如（如（Er6F23）116F：表示該化合物屬面心立方點(diǎn)陣：表示該化合物屬面心立方點(diǎn)陣，單胞中有，單胞中有116個(gè)原子。個(gè)原子。 右上角標(biāo)號(hào)：“”數(shù)據(jù)可靠性高數(shù)據(jù)可靠性高； “i”經(jīng)指標(biāo)化及強(qiáng)經(jīng)指標(biāo)化及強(qiáng)度估計(jì)度估計(jì)，但不如有“”

16、號(hào)者可靠；“”號(hào)可靠程度可靠程度低低；無符號(hào)者為一般；“C”衍射數(shù)據(jù)來自理論計(jì)算。衍射數(shù)據(jù)來自理論計(jì)算。 25 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件: 其中其中 Rad.：輻射種類（輻射種類（CuK)；：為輻射波長（為輻射波長（ ）；）； Filter：濾波片名稱，如：濾波片名稱，如：Ni。Dia.：為相機(jī)直徑；為相機(jī)直徑； Cut off：儀器所能測(cè)得的最大面間距；儀器所能測(cè)得的最大面間距； II1：衍射線條相對(duì)強(qiáng)度方法衍射線條相對(duì)強(qiáng)度方法（如（如Calibrated Strip-強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)法度標(biāo)法；Visual Inspection-視覺估計(jì)法視覺估計(jì)法；Diffractometer-衍衍射儀法射儀法）； I

17、/ Icor最強(qiáng)衍射峰強(qiáng)度與剛玉最強(qiáng)峰的比強(qiáng)度。最強(qiáng)衍射峰強(qiáng)度與剛玉最強(qiáng)峰的比強(qiáng)度。 試驗(yàn)條件欄26 晶體學(xué)數(shù)據(jù)：晶體學(xué)數(shù)據(jù)：其中其中 Sys晶系；如：晶系；如：Cubic：立方晶系。：立方晶系。 S.G.空間群符號(hào)；空間群符號(hào)； a0、b0、c0單胞點(diǎn)陣常數(shù)；單胞點(diǎn)陣常數(shù)； A=a0 / b0，C= c0 / b0 軸比；軸比； 、：晶胞軸間夾角；晶胞軸間夾角； Z：單胞中的原子數(shù)；化合物是指單胞中的分子數(shù)目。單胞中的原子數(shù)；化合物是指單胞中的分子數(shù)目。 Dx 根據(jù)根據(jù)X射線測(cè)量的密度射線測(cè)量的密度 晶體學(xué)數(shù)據(jù)欄27 物相的物理性質(zhì)物相的物理性質(zhì)：其中 、 、 折射率； Sign.光學(xué)性質(zhì)的

18、正(+)負(fù)()； 2V光軸間的夾角； D實(shí)測(cè)密度（若由X射線法測(cè)定，則表以Dx）； mp熔點(diǎn)；Color顏色，如Colorless 無色。 n物相的物理性質(zhì)欄28 備注欄：備注欄：包括試樣來源、制備方式及化學(xué)分析數(shù)據(jù)。包括試樣來源、制備方式及化學(xué)分析數(shù)據(jù)。 此外，如分解溫度（此外，如分解溫度（D.F）、轉(zhuǎn)變點(diǎn)（）、轉(zhuǎn)變點(diǎn)（T.P）、攝照溫度、）、攝照溫度、熱處理、卡片的更正信息等說明，也列入此欄。熱處理、卡片的更正信息等說明，也列入此欄。 試樣來源、制備方式及化學(xué)分析數(shù)據(jù)29 d 值序列：值序列： 按衍射位置先后順序排列按衍射位置先后順序排列的晶面間距的晶面間距 d 值序列值序列， 相對(duì)強(qiáng)度相

19、對(duì)強(qiáng)度 IIl 干涉指數(shù)干涉指數(shù)（hkl）。d值序列5.1.3 PDF5.1.3 PDF卡片的索引卡片的索引 卡片索引手冊(cè)：卡片索引手冊(cè)：欲快速地從幾萬張卡片中找到所需的一張，欲快速地從幾萬張卡片中找到所需的一張，須建立一套科學(xué)的、簡潔的須建立一套科學(xué)的、簡潔的索引索引工具書。工具書。 卡片索引：卡片索引：有多種，可分為有多種，可分為兩類：兩類：1. 以以物質(zhì)名稱物質(zhì)名稱為索引為索引（即字母索引）（即字母索引） 如：如：化學(xué)名索引、礦物名索引?；瘜W(xué)名索引、礦物名索引。 2. 以以d值數(shù)列值數(shù)列為索引為索引（數(shù)值索引）（數(shù)值索引）。 如：如：哈納瓦特索引哈納瓦特索引（哈氏索引）（哈氏索引）、芬克

20、、芬克（Fink）索引；索引；當(dāng)不知所測(cè)物質(zhì)為何物時(shí)，用該索引較為方便。當(dāng)不知所測(cè)物質(zhì)為何物時(shí)，用該索引較為方便。 （一）字母索引（一）字母索引 戴維戴維（Davey）無機(jī)字母索引：無機(jī)字母索引：以以英文名稱字母順序排列英文名稱字母順序排列。 索引中每種物質(zhì)也占一行，依次為索引中每種物質(zhì)也占一行，依次為物質(zhì)的英文名稱物質(zhì)的英文名稱、化學(xué)式化學(xué)式、三強(qiáng)線三強(qiáng)線 d 值值及及相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度、卡片序號(hào)卡片序號(hào)等。等。 若若已知物相已知物相或或可能物相可能物相的英文名稱，可檢索戴維字母索引，的英文名稱，可檢索戴維字母索引，查出該查出該物相衍射數(shù)據(jù)。物相衍射數(shù)據(jù)。 如：如：Cu-Mo氧化物，可查氧化物

21、，可查Copper打頭的索引，結(jié)果如下打頭的索引，結(jié)果如下：戴維（Davey）無機(jī)字母索引樣式（二）（二）HanawaltHanawalt索引索引1. 當(dāng)不知所測(cè)物質(zhì)為何物時(shí)，用數(shù)值索引。當(dāng)不知所測(cè)物質(zhì)為何物時(shí)，用數(shù)值索引。 將最強(qiáng)線面間距將最強(qiáng)線面間距d1從從999.990.00分成分成40組，組的順組，組的順序按面間距范圍從大到小排列。序按面間距范圍從大到小排列。 2.哈氏索引：哈氏索引：將每一種物質(zhì)的數(shù)據(jù)在索引中占一行，依次為將每一種物質(zhì)的數(shù)據(jù)在索引中占一行，依次為：8條強(qiáng)線的晶面間距條強(qiáng)線的晶面間距及其及其相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度（用數(shù)字表示）、（用數(shù)字表示）、化學(xué)化學(xué)式式、卡片序號(hào)卡片序號(hào)、

22、顯微檢索序號(hào)顯微檢索序號(hào)。如下：。如下： 8條強(qiáng)線的條強(qiáng)線的晶面間距晶面間距和和相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度化學(xué)式化學(xué)式卡片序號(hào)卡片序號(hào) 哈氏索引：哈氏索引：以以三強(qiáng)線三強(qiáng)線 d 值來值來區(qū)分各物質(zhì)，區(qū)分各物質(zhì)，列出列出 8 強(qiáng)線強(qiáng)線d 值值，并，并以以三強(qiáng)線三強(qiáng)線 d 值序列值序列排序。排序。 每種物質(zhì)在索引中出現(xiàn)三次，每種物質(zhì)在索引中出現(xiàn)三次，按三強(qiáng)線的排列組合如：按三強(qiáng)線的排列組合如： d1 d2 d3 d4 d5； d2 d3 dl d4 d5； d3 d2 dl d4 d5，這可增加尋找到所需卡片的機(jī)率，這可增加尋找到所需卡片的機(jī)率。 每行前端每行前端符號(hào)符號(hào) “i” 、 “”、 “”、 “C”

23、：卡片卡片可靠性符可靠性符號(hào)號(hào)。 d 值下腳標(biāo)：值下腳標(biāo)：衍射線衍射線相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度，x100、770等。等。 哈氏索引樣式5.1.4 5.1.4 物相定性分析的過程物相定性分析的過程1. 制備待測(cè)樣品。制備待測(cè)樣品。 待測(cè)樣：必須待測(cè)樣：必須無擇優(yōu)取向或最小無擇優(yōu)取向或最小，且晶粒要細(xì)小。，且晶粒要細(xì)小。 擇優(yōu)取向：擇優(yōu)取向：使衍射線相對(duì)強(qiáng)度明顯地與正常值不同；使衍射線相對(duì)強(qiáng)度明顯地與正常值不同；2. 選擇合適輻射，使熒光輻射最低，得到衍射線數(shù)目要多。選擇合適輻射，使熒光輻射最低，得到衍射線數(shù)目要多。 復(fù)雜化合物：復(fù)雜化合物：因因衍射線密，難分辨，可用衍射線密，難分辨，可用長波長長波長X射

24、線射線，如，如：Cu（ 0.15418nm） 、Fe、Co和和Ni 等輻射。等輻射。3. 用用衍射法衍射法或或照相法照相法獲得待測(cè)樣品的衍射花樣（衍射圖）。獲得待測(cè)樣品的衍射花樣（衍射圖）。4. 從衍射花樣或衍射圖中，測(cè)量衍射峰位（從衍射花樣或衍射圖中，測(cè)量衍射峰位（2）、算出）、算出d值值及相對(duì)強(qiáng)度及相對(duì)強(qiáng)度 II1 （ I1 為最強(qiáng)線強(qiáng)度）。為最強(qiáng)線強(qiáng)度）。 照相法：照相法：衍射線相對(duì)強(qiáng)度用目測(cè)估計(jì)，分為五級(jí)（很強(qiáng)、強(qiáng)衍射線相對(duì)強(qiáng)度用目測(cè)估計(jì)，分為五級(jí)（很強(qiáng)、強(qiáng)、中、弱、很弱），很強(qiáng)定為、中、弱、很弱），很強(qiáng)定為100，很弱定為，很弱定為10或者或者5，或，或用用100、90、10的十個(gè)等

25、級(jí)，求相對(duì)強(qiáng)度的十個(gè)等級(jí)，求相對(duì)強(qiáng)度IIl。 衍射儀法：衍射儀法：以以I2 曲線峰位曲線峰位（2）求得求得 d 值，以曲線峰值，以曲線峰高或積分面積得相對(duì)強(qiáng)度高或積分面積得相對(duì)強(qiáng)度IIl，由微機(jī)可直接讀出。，由微機(jī)可直接讀出。5. 檢索檢索PDF卡片：卡片：物相均為未知時(shí)，用數(shù)值物相均為未知時(shí)，用數(shù)值（d值）值）索引。索引。 單相物質(zhì)定性分析：單相物質(zhì)定性分析：當(dāng)當(dāng)已求出已求出 d 和和 II1后，則后，則 （1）由待測(cè)相衍射數(shù)據(jù)，即三強(qiáng)線晶面間距）由待測(cè)相衍射數(shù)據(jù)，即三強(qiáng)線晶面間距 d 值，值，dl、d2、d3（適當(dāng)估計(jì)其誤差：（適當(dāng)估計(jì)其誤差：d1d1、d2d2、d3d3）。（2）由）由

26、d1 值值（或（或 d2、d3），在），在 d 值索引值索引中檢索適當(dāng)中檢索適當(dāng) d 組組，找出與，找出與 dl、d2、d3 的的d- IIl 值吻合較好的一些卡片。值吻合較好的一些卡片。（3）再核對(duì)八強(qiáng)線的）再核對(duì)八強(qiáng)線的d- IIl值；當(dāng)八強(qiáng)線基本符合時(shí)，則按值；當(dāng)八強(qiáng)線基本符合時(shí)，則按卡片編號(hào)取出卡片編號(hào)取出PDF 卡片?？ㄆ?若按若按dl、d2、d3順序查不到現(xiàn)應(yīng)條目，則可將按其不同順順序查不到現(xiàn)應(yīng)條目，則可將按其不同順序排列查找。序排列查找。6. 核對(duì)核對(duì) PDF 卡片與物相判定：卡片與物相判定： 將衍射花樣全部的將衍射花樣全部的d- IIl值與檢索到的值與檢索到的PDF卡片核對(duì)，

27、若卡片核對(duì)，若吻合，則卡片所示相即為待測(cè)物相。吻合，則卡片所示相即為待測(cè)物相。 檢索和核對(duì)檢索和核對(duì)PDF卡片：卡片： 以以 d 值為主要依據(jù)，以值為主要依據(jù)，以 IIl 值為參考依據(jù)。值為參考依據(jù)。 復(fù)相物質(zhì)的定性分析：復(fù)相物質(zhì)的定性分析： 分析原理：分析原理：與單項(xiàng)物質(zhì)定性分析相同，只是需要反復(fù)嘗試，與單項(xiàng)物質(zhì)定性分析相同，只是需要反復(fù)嘗試，逐個(gè)確定其組成相，其逐個(gè)確定其組成相，其分析過程會(huì)復(fù)雜一些。分析過程會(huì)復(fù)雜一些。 多相物質(zhì)衍射花樣：多相物質(zhì)衍射花樣：互相疊加，故給分析帶來困難，需要互相疊加，故給分析帶來困難，需要將各衍射線條將各衍射線條輪番搭配、反復(fù)嘗試。輪番搭配、反復(fù)嘗試。多相物

28、質(zhì)分析與示例多相物質(zhì)分析與示例 例如：例如：待測(cè)樣衍射花樣待測(cè)樣衍射花樣 d- IIl值數(shù)據(jù)如下值數(shù)據(jù)如下表表。 可知：可知：三強(qiáng)線三強(qiáng)線順順序：序：2.09、2.477和和1.805； 1. 設(shè)此設(shè)此三強(qiáng)線三強(qiáng)線屬同一物相，即屬同一物相，即d12.09，d22.47，d31.80。 2. 估計(jì)誤差：估計(jì)誤差：d1=2.112.07，d2=2.492.45，d3=1.821.78。 表5-1待測(cè)試樣的衍射數(shù)據(jù)3. 查哈氏（查哈氏（d值）數(shù)值索引：值）數(shù)值索引： 查得：查得： d1值值位于位于 2.142.10 和和 2.09 2.05 兩小組中兩小組中，且其中有好幾種物相的，且其中有好幾種物相

29、的 d3 值值位于位于 1.821.78 范圍內(nèi)范圍內(nèi)； 但沒有一個(gè)物相的但沒有一個(gè)物相的 d2 值值在在 2.49 2.45之間；之間； 這意味著這意味著待測(cè)試樣待測(cè)試樣為為多相物質(zhì)多相物質(zhì)或或復(fù)相混合物復(fù)相混合物，且上述三強(qiáng)線條，且上述三強(qiáng)線條可能不屬于同一相。可能不屬于同一相。即即 d12.09 、 d31.80 為為同一物相同一物相，而，而 d22.47為為另另一物相。一物相。（d12.112.07，d22.492.45 ，d31.821.78 再按某相再按某相 dl 2.09 和和 d2 1.80，繼續(xù)在繼續(xù)在2.142.10和和2.092.05兩小組兩小組檢索，看其中檢索，看其中

30、d3 值值是否與是否與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表中表中某某d 值相符。值相符。三強(qiáng)線：三強(qiáng)線：d12.09，d22.47，d31.80。誤差范圍：誤差范圍：d12.112.07，d22.492.45，d31.821.78。 發(fā)現(xiàn)：有五種物質(zhì) d3 值在1.291.27區(qū)間。說明：d 值值為：2.09、1.80、1.28 三條衍射線三條衍射線可能是待測(cè)試樣中可能是待測(cè)試樣中某相的三某相的三強(qiáng)線。強(qiáng)線。 以以 d12.09 、 d21.80、 d3 1.28 三強(qiáng)線三強(qiáng)線查得一個(gè)查得一個(gè)條目，其物相為條目，其物相為銅（銅（Cu）（4-0836）。而。而其它四種物質(zhì)都其它四種物質(zhì)都不能滿意地吻合。不能滿意地吻合。

31、進(jìn)一步查看：進(jìn)一步查看：待測(cè)樣衍射數(shù)據(jù)待測(cè)樣衍射數(shù)據(jù)（表（表5-1） 與與Cu卡片（卡片（4-836）的衍射數(shù)據(jù)）的衍射數(shù)據(jù)（表（表5-3） 。 可見：待測(cè)相的某些數(shù)據(jù)可見：待測(cè)相的某些數(shù)據(jù)（表表5-1以以*號(hào)標(biāo)示）號(hào)標(biāo)示）與與Cu卡片每卡片每個(gè)衍射數(shù)據(jù)（表個(gè)衍射數(shù)據(jù)（表5-3）都滿意地吻合。）都滿意地吻合。 最后可確認(rèn)：最后可確認(rèn)：待測(cè)試樣中含有待測(cè)試樣中含有Cu。 表5-1 待測(cè)試樣待測(cè)試樣的衍射數(shù)據(jù)表5-3 4-836卡片卡片Cu的衍射數(shù)據(jù) 進(jìn)一步鑒定待測(cè)試樣衍射花樣中其余線條屬于哪一相：進(jìn)一步鑒定待測(cè)試樣衍射花樣中其余線條屬于哪一相： 將屬于將屬于Cu的各線條數(shù)據(jù)去除；把剩余線條另列于

32、表；并把的各線條數(shù)據(jù)去除；把剩余線條另列于表；并把各衍射線的各衍射線的相對(duì)強(qiáng)度歸一化處理相對(duì)強(qiáng)度歸一化處理， 即乘以因子即乘以因子1.43 （即余（即余下的最強(qiáng)線為下的最強(qiáng)線為 d = 2.47、I / I1 =72，則因子，則因子100/72=1.43），使得最強(qiáng)線的相對(duì)強(qiáng)度為），使得最強(qiáng)線的相對(duì)強(qiáng)度為100。 按定性分析步驟，再檢索和核對(duì)按定性分析步驟，再檢索和核對(duì)PDF卡片，結(jié)果表明：這些線卡片，結(jié)果表明：這些線條與條與氧化亞銅（氧化亞銅（Cu02）PDF卡片所列線條數(shù)據(jù)相一致?？ㄆ芯€條數(shù)據(jù)相一致。 結(jié)論：結(jié)論：待分析樣由待分析樣由銅（銅（Cu）氧化亞銅（）氧化亞銅（Cu02）兩相組

33、成。）兩相組成。表5-4 剩余線條與Cu2O的衍射數(shù)據(jù)比較（二）定性分析應(yīng)注意的問題（二）定性分析應(yīng)注意的問題1、d 值比值比 II1 數(shù)據(jù)重要，數(shù)據(jù)重要，以以d值為主要依據(jù)，而相對(duì)強(qiáng)度為值為主要依據(jù)，而相對(duì)強(qiáng)度為 II1 參考。參考。因因 d 值值不隨實(shí)驗(yàn)條件而變，只會(huì)產(chǎn)生微小測(cè)量誤差。不隨實(shí)驗(yàn)條件而變，只會(huì)產(chǎn)生微小測(cè)量誤差。 故須要故須要求精度高。在檢索時(shí)，允許小數(shù)點(diǎn)后第二位出現(xiàn)偏差。求精度高。在檢索時(shí)，允許小數(shù)點(diǎn)后第二位出現(xiàn)偏差。II1 值可隨實(shí)驗(yàn)條件（靶種、制樣方法等值可隨實(shí)驗(yàn)條件（靶種、制樣方法等) 產(chǎn)生較大變化。產(chǎn)生較大變化。有時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與卡片數(shù)據(jù)數(shù)量不同。有時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與卡片數(shù)

34、據(jù)數(shù)量不同。如：如：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比卡片少了幾條弱峰數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比卡片少了幾條弱峰數(shù)據(jù)，可確定該物相。因早可確定該物相。因早期照相法的卡片數(shù)據(jù)，曝光長，弱衍射線可能出現(xiàn)。期照相法的卡片數(shù)據(jù)，曝光長，弱衍射線可能出現(xiàn)。 如：如：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比卡片多幾條弱峰數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比卡片多幾條弱峰數(shù)據(jù)，可能混入雜質(zhì)?？赡芑烊腚s質(zhì)。若多了幾條較強(qiáng)衍射線數(shù)據(jù)，那可能對(duì)比錯(cuò)，或非單質(zhì)相，可若多了幾條較強(qiáng)衍射線數(shù)據(jù)，那可能對(duì)比錯(cuò)，或非單質(zhì)相，可能是多相混合物。能是多相混合物。（二）定性分析應(yīng)注意的問題（二）定性分析應(yīng)注意的問題2、低角線數(shù)據(jù)比高角線數(shù)據(jù)重要。、低角線數(shù)據(jù)比高角線數(shù)據(jù)重要。因不同晶體，低角線因不同晶體，低角線

35、 d 值較大，衍射線重疊機(jī)會(huì)少；而高角度值較大，衍射線重疊機(jī)會(huì)少；而高角度線（線（d值?。?，重疊機(jī)會(huì)就增多。值?。?，重疊機(jī)會(huì)就增多。3、強(qiáng)線比弱線重要，特別要重視、強(qiáng)線比弱線重要，特別要重視 d 值大的強(qiáng)線。值大的強(qiáng)線。因強(qiáng)線出現(xiàn)情況比較穩(wěn)定，也較易測(cè)得精確；而弱線則可能因因強(qiáng)線出現(xiàn)情況比較穩(wěn)定，也較易測(cè)得精確；而弱線則可能因強(qiáng)度減低而不再能被察覺。強(qiáng)度減低而不再能被察覺。 4、混合物中某相含量過少，或該相各晶面反射能力弱時(shí)，難于、混合物中某相含量過少，或該相各晶面反射能力弱時(shí)，難于產(chǎn)生完整的衍射線或根本不出現(xiàn)。產(chǎn)生完整的衍射線或根本不出現(xiàn)。 重元素物相易被發(fā)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)簡單的物相，其線條易出現(xiàn)。

36、重元素物相易被發(fā)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)簡單的物相，其線條易出現(xiàn)。 如：如：W在在WC中在含中在含0.10.2%及能顯現(xiàn)；及能顯現(xiàn)；Fe3C在鋼中在在鋼中在含含56%才能被發(fā)現(xiàn)等。才能被發(fā)現(xiàn)等。（二）定性分析應(yīng)注意的問題（二）定性分析應(yīng)注意的問題4. 多相混合物，各相衍射線互相重疊，多相混合物，各相衍射線互相重疊，導(dǎo)致衍射花樣中最強(qiáng)導(dǎo)致衍射花樣中最強(qiáng)線并非某相的最強(qiáng)線，應(yīng)提高衍射儀分辨率，人工檢索困難線并非某相的最強(qiáng)線，應(yīng)提高衍射儀分辨率，人工檢索困難，可利用計(jì)算機(jī)可利用計(jì)算機(jī)，應(yīng)耐心細(xì)致，力求全部數(shù)據(jù)能合理解釋，應(yīng)耐心細(xì)致，力求全部數(shù)據(jù)能合理解釋，還須結(jié)合試樣還須結(jié)合試樣成分成分、熱處理?xiàng)l件熱處理?xiàng)l件等信息

37、。等信息。 出現(xiàn)少數(shù)衍射線不能解釋情況：出現(xiàn)少數(shù)衍射線不能解釋情況：可能因混合物中，某物相可能因混合物中，某物相含量太少，只出現(xiàn)一、二級(jí)較強(qiáng)線，以致無法鑒定。含量太少，只出現(xiàn)一、二級(jí)較強(qiáng)線，以致無法鑒定。5. 晶體存在擇優(yōu)取向（織構(gòu)），晶體存在擇優(yōu)取向（織構(gòu)），會(huì)使某衍射線強(qiáng)度異強(qiáng)或弱會(huì)使某衍射線強(qiáng)度異強(qiáng)或弱，物相確定也相當(dāng)難。，物相確定也相當(dāng)難。（二）定性分析應(yīng)注意的問題（二）定性分析應(yīng)注意的問題6. 某些物相具有點(diǎn)陣相同，點(diǎn)陣參數(shù)相近，某些物相具有點(diǎn)陣相同，點(diǎn)陣參數(shù)相近，衍射花樣極其相衍射花樣極其相似，要區(qū)分也有困難。似，要區(qū)分也有困難。7. 實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣，實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣，核

38、查時(shí)，要注意實(shí)驗(yàn)條件與核查時(shí)，要注意實(shí)驗(yàn)條件與PDF卡的異同。如：樣品類型（平板與圓柱）、實(shí)驗(yàn)方法（衍射卡的異同。如：樣品類型（平板與圓柱）、實(shí)驗(yàn)方法（衍射儀、照相法）、樣品狀態(tài)和制備方法等。儀、照相法）、樣品狀態(tài)和制備方法等。8. 固溶體相：固溶體相：因點(diǎn)陣常數(shù)隨成分（溶質(zhì)含量）而改變，故其因點(diǎn)陣常數(shù)隨成分（溶質(zhì)含量）而改變，故其d 值也隨之改變。故須值也隨之改變。故須預(yù)先制作點(diǎn)陣常數(shù)或預(yù)先制作點(diǎn)陣常數(shù)或 d 值與其成分變化值與其成分變化的校正曲線，的校正曲線，才可進(jìn)行分析和鑒定。才可進(jìn)行分析和鑒定。第五章第五章 物物相分析相分析及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定第一節(jié)第一節(jié) 定性分析定性

39、分析第二節(jié)第二節(jié) 定量分析定量分析第三節(jié)第三節(jié) 點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定第四節(jié)第四節(jié) 非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的X射線衍射分析射線衍射分析一、物相定量分析依據(jù)：一、物相定量分析依據(jù)： 各相衍射線的各相衍射線的強(qiáng)度強(qiáng)度 I：隨該相在混合物中：隨該相在混合物中含量含量的增加而提高。的增加而提高。 但衍射強(qiáng)度但衍射強(qiáng)度 I 并不正比于并不正比于“含量含量C”，需加以修正。原因：需加以修正。原因：1. 各物相對(duì)各物相對(duì)X射線射線吸收（吸收系數(shù)吸收（吸收系數(shù)l ）不同；）不同；2. 各物相對(duì)各物相對(duì)X射線射線吸收還依賴于各相含量吸收還依賴于各相含量C。 物相定量分析：物

40、相定量分析：須先須先建立建立衍射強(qiáng)度衍射強(qiáng)度 I 、吸收系數(shù)、吸收系數(shù)l 及某相含及某相含量量C三者間的關(guān)系。三者間的關(guān)系。 物相定量分析：物相定量分析：均用均用衍射儀法，衍射儀法，因因可準(zhǔn)確測(cè)定衍射線強(qiáng)度可準(zhǔn)確測(cè)定衍射線強(qiáng)度。 衍射儀法衍射儀法測(cè)量時(shí)，測(cè)量時(shí)，單相多晶體單相多晶體衍射強(qiáng)度衍射強(qiáng)度 I 計(jì)算公式：計(jì)算公式：MlcePFVVmceRII22222233021)()(32 上式適用于單相物質(zhì)單相物質(zhì)，但修改后可用于多相試樣多相試樣。 其中： 為混合物的線吸收系數(shù)。為混合物的線吸收系數(shù)。jMhkljeFPVVmceRII220222330)(21)(322 多相混合物中某多相混合物中

41、某 j 相相衍射強(qiáng)度公式：衍射強(qiáng)度公式： 設(shè)：由設(shè)：由 n 個(gè)物相個(gè)物相組成的組成的混合物樣品混合物樣品，其，其線吸收系數(shù)為線吸收系數(shù)為，則，則其中其中某相（某相（ j 相相 ）的）的 HKL 衍射線強(qiáng)度公式：衍射線強(qiáng)度公式：jMhkljeFPVVmceRII220222330)(21)(322 其中：其中：V晶體被照射體積；晶體被照射體積； V0單胞體積單胞體積； F、P、e-2M、()及 V0 均與某相某相有關(guān)的參量； 因各相因各相l(xiāng)不同，當(dāng)不同，當(dāng) j 相含量改變時(shí)，混合物樣相含量改變時(shí)，混合物樣隨之改變。隨之改變。 對(duì)多相物質(zhì)中，對(duì)多相物質(zhì)中，某某 j 相相衍射強(qiáng)度公式：衍射強(qiáng)度公式：

42、 jMhkljeFPVVmceRII220222330)(21)(322jjjfVfV當(dāng)混合物中當(dāng)混合物中 j 相含量改變時(shí)，相含量改變時(shí)，公式中除公式中除 f j 及及外，其余均為常數(shù)外，其余均為常數(shù)，用，用 C j 表示。表示。常數(shù)常數(shù)C j若 j 相相體分?jǐn)?shù)為體分?jǐn)?shù)為 f j ，令V為單位體積單位體積，則 j 相相被照射體積：被照射體積： 這樣，這樣，第第 j 相某根衍射線的強(qiáng)度相某根衍射線的強(qiáng)度 I j ：jjjfCI1jMhkljeFPVVmceRII220222330)(21)(322jjjfVfV 即得多相混合物（物質(zhì)）相定量分析的基本公式：多相混合物（物質(zhì)）相定量分析的基本公式

43、：C j 常數(shù)；f j j 相體積分?jǐn)?shù)； 混合物線吸收系數(shù)混合物線吸收系數(shù)二、物相定量分析方法：二、物相定量分析方法： 物相定量分析的具體方法有：物相定量分析的具體方法有： 1、單線條法、單線條法（外標(biāo)法）（外標(biāo)法） 2、內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法 3、K值法值法及及參比強(qiáng)度法參比強(qiáng)度法 1、單線條法：（外標(biāo)法、直接對(duì)比法）、單線條法：（外標(biāo)法、直接對(duì)比法） 要點(diǎn)：要點(diǎn)：只要測(cè)量混合物樣中只要測(cè)量混合物樣中待測(cè)相（待測(cè)相（ j 相）相）某根衍射線強(qiáng)度，某根衍射線強(qiáng)度，并與并與純純 j 相相的的同一線條強(qiáng)度對(duì)比同一線條強(qiáng)度對(duì)比，即可定出，即可定出 j 相在混合物中相在混合物中的相對(duì)含量。的相對(duì)含量。 若混合物

44、含若混合物含 n 個(gè)相，其個(gè)相，其線吸收系數(shù)線吸收系數(shù)及密度及密度均相等均相等時(shí)，時(shí)，（如（如同素異構(gòu)物質(zhì)同素異構(gòu)物質(zhì)） ， 則某相則某相衍射線強(qiáng)度衍射線強(qiáng)度 Ij 正比于其正比于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) Wj，即，即jjjfCI1jjCWI C新的比例系數(shù) 若若純純 j 相相（Wj=100=1），），某根衍射線強(qiáng)度為（某根衍射線強(qiáng)度為（Ij）0，則則 表明：表明：混合物中混合物中 j 相與純相與純 j 相同一根衍射線強(qiáng)度之比，等于相同一根衍射線強(qiáng)度之比，等于j 相的相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) Wj 。 按照此關(guān)系可進(jìn)行定量分析。按照此關(guān)系可進(jìn)行定量分析。jjjjWCCWII0)( 如：某樣品由如：某樣品

45、由-Al2O3和和-Al2O3組成，測(cè)定組成，測(cè)定-Al2O3在混在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含量）。合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含量）。 1、先測(cè)定、先測(cè)定純純-Al2O3某根衍射線強(qiáng)度某根衍射線強(qiáng)度（Ij）0 ， （用最強(qiáng)線，無重疊；步掃測(cè)量，扣背低，求（用最強(qiáng)線，無重疊；步掃測(cè)量，扣背低，求積分強(qiáng)度積分強(qiáng)度）。）。 2、在同條件下測(cè)定、在同條件下測(cè)定混合物混合物中中-Al2O3同一衍射線強(qiáng)度同一衍射線強(qiáng)度 Ij 。 3、后者與前者之比，即為混合物中、后者與前者之比，即為混合物中-Al2O3的含量。的含量。0)(jjjIIW 單線條法：單線條法：比較簡單，但準(zhǔn)確性稍差。比較簡單，但準(zhǔn)確性稍差。 欲提高測(cè)量

46、可靠性，可事先配置一系列不同比例（如欲提高測(cè)量可靠性，可事先配置一系列不同比例（如20、40、60、80.）的混合物，制作強(qiáng)度比與含量關(guān)）的混合物，制作強(qiáng)度比與含量關(guān)系的系的定標(biāo)曲線定標(biāo)曲線。 應(yīng)用時(shí)，由所測(cè)強(qiáng)度比，對(duì)照曲線即得出含量。應(yīng)用時(shí)，由所測(cè)強(qiáng)度比，對(duì)照曲線即得出含量。 定標(biāo)曲線法：定標(biāo)曲線法： 也可適用于也可適用于吸收系數(shù)吸收系數(shù)不同的兩相混合物的定量分析。不同的兩相混合物的定量分析。 2、內(nèi)標(biāo)法：、內(nèi)標(biāo)法： 在待測(cè)樣中摻入一定量在待測(cè)樣中摻入一定量（Ws）標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)而制成混合樣。）標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)而制成混合樣。 測(cè)量該試樣中測(cè)量該試樣中待測(cè)相某衍射線強(qiáng)度待測(cè)相某衍射線強(qiáng)度 Ij 與摻入試

47、樣中與摻入試樣中含量含量已知的已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)某衍射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)某衍射強(qiáng)度 Is ； 比較上述兩衍射線強(qiáng)度，從而獲得比較上述兩衍射線強(qiáng)度，從而獲得待測(cè)相含量待測(cè)相含量。 摻入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)目的：摻入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)目的：消除基體效應(yīng)消除基體效應(yīng)。 內(nèi)標(biāo)法：內(nèi)標(biāo)法：僅用于僅用于粉末試樣。粉末試樣。 標(biāo)樣：標(biāo)樣：如如-Al2O3（剛玉）、（剛玉）、SiO2、CaF2（熒石）、（熒石）、NiO等粉末作為等粉末作為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。 設(shè)在試樣含設(shè)在試樣含 n 相，測(cè)相，測(cè) A 相含量，摻入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)相含量，摻入內(nèi)標(biāo)物質(zhì) S。AAAfIC復(fù)合樣線吸收系數(shù)線吸收系數(shù)AA相密度密度 WA A相在復(fù)合樣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 則復(fù)

48、合試樣中，A 相相和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì) S 的某衍射線強(qiáng)度分別為：AAAAWIC AAAWfSsWIsCs AASASSASICWICW兩式相除：消除了，即基體效應(yīng)基體效應(yīng)影響 其中 原樣（未摻入原樣（未摻入 S ）中：）中： 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)WA，S 相占原混合樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相占原混合樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù) WS ； 混合樣（摻入混合樣（摻入S）中：）中： A 相質(zhì)量分?jǐn)?shù)相質(zhì)量分?jǐn)?shù)WA，S 相混合樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)相混合樣質(zhì)量分?jǐn)?shù) WS。 利用關(guān)系式：利用關(guān)系式：(1)AASWWW(1)SSSWWWAASASSASICWICW(1)(1)AASASASASSASSSASICWWCWICWWCW內(nèi)標(biāo)法定量分析基本方

49、程 代入上式，得 AASIKWI1ASSASCKCW 內(nèi)標(biāo)法定量分析基本方程：內(nèi)標(biāo)法定量分析基本方程： 可見，可見，IA/IS 與與 WA 呈呈線性關(guān)系線性關(guān)系，直線必過原點(diǎn)，直線必過原點(diǎn)，斜率為斜率為 K 。 其中：其中：IA/IS 由試驗(yàn)測(cè)定；由試驗(yàn)測(cè)定；斜率斜率K也由實(shí)驗(yàn)法求得。也由實(shí)驗(yàn)法求得。 為求得為求得斜率斜率K ：也要制作也要制作定標(biāo)曲線定標(biāo)曲線。 先配制一系列先配制一系列 A 相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相的質(zhì)量分?jǐn)?shù) WA 已知的已知的標(biāo)準(zhǔn)混合樣，并標(biāo)準(zhǔn)混合樣，并在每樣品中在每樣品中加入相同重量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)加入相同重量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì) S。 測(cè)定每樣中兩相某衍射線強(qiáng)度測(cè)定每樣中兩相某衍射線強(qiáng)度 IA

50、和和 IS。畫。畫 IA/IS -WA標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)曲線，為一定斜率的直線。，為一定斜率的直線。ASAKsWII 如測(cè)定工業(yè)粉塵中石英含量：如測(cè)定工業(yè)粉塵中石英含量： 1、以螢石(CaF2)為標(biāo)樣，配制一系列樣品，應(yīng)包含已知不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石英（W石英石英）和恒定質(zhì)量分?jǐn)?shù)（如20）的螢石。 2、測(cè)定每個(gè)樣最強(qiáng)衍射線強(qiáng)度， 3、作出I石英石英/I螢石螢石W石英石英的關(guān)系曲線。 4、往待測(cè)樣中加入同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)（20）的螢石內(nèi)標(biāo)物，并測(cè)定I石英 / I螢石 ； 由 I石英 / I螢石。 5、查定標(biāo)曲線（或利用、查定標(biāo)曲線（或利用K值）值）即可確定待測(cè)樣中石英含量。即可確定待測(cè)樣中石英含量。 內(nèi)標(biāo)法：內(nèi)標(biāo)

51、法：傳統(tǒng)的定量分析方法，但存在許多傳統(tǒng)的定量分析方法，但存在許多缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1、繪制定標(biāo)曲線需配置多個(gè)復(fù)合樣品，工作量大，且有時(shí)、繪制定標(biāo)曲線需配置多個(gè)復(fù)合樣品，工作量大，且有時(shí)純樣品難提取。純樣品難提取。 2、要求加入樣品中的標(biāo)準(zhǔn)物數(shù)量恒定，而繪制定標(biāo)曲線又、要求加入樣品中的標(biāo)準(zhǔn)物數(shù)量恒定，而繪制定標(biāo)曲線又隨實(shí)驗(yàn)條件而變化。隨實(shí)驗(yàn)條件而變化。 目前使用其簡化方法，使用普遍是目前使用其簡化方法，使用普遍是K值法（基體清洗法）。值法（基體清洗法）。 3、K值法（基體清洗法）值法（基體清洗法）目前常用的簡化方法。目前常用的簡化方法。 K值法：值法：內(nèi)標(biāo)法延伸，也要加入內(nèi)標(biāo)法延伸，也要加入標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)

52、物質(zhì)（清洗劑）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)（清洗劑）。 內(nèi)標(biāo)法中，為求得內(nèi)標(biāo)法中，為求得 K 值，還須作標(biāo)準(zhǔn)曲線。值，還須作標(biāo)準(zhǔn)曲線。 能否不作標(biāo)準(zhǔn)曲線求得能否不作標(biāo)準(zhǔn)曲線求得 K 值呢？值呢？ K值法：值法：將將內(nèi)標(biāo)法式內(nèi)標(biāo)法式改寫成：改寫成：AASASSASICWICWASASSACKCAAASSSIWKIW其中ASK 內(nèi)標(biāo)法中內(nèi)標(biāo)法中K 值：值： 隨標(biāo)準(zhǔn)相加入量 WS 而變化的。 K值法中值法中 值：值：只與待測(cè)相待測(cè)相和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)有關(guān)，而與樣品中其它相無關(guān)（即“基體清洗基體清洗”），常通過實(shí)驗(yàn)法求得。實(shí)驗(yàn)法求得。1ASSASCKCW 實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： 1、配置等質(zhì)量（各占50% ）的待測(cè)相

53、A 和內(nèi)標(biāo)物質(zhì) S 兩種純物質(zhì)混合樣，測(cè)定二者某衍射強(qiáng)度比 IA/IS ，求 K 值。即AAASSSIWKIW因 WA / Ws =1, 所以50 / 50AASSIKI（）SAAASSW IWKI/(1)AASwWW 2、往待測(cè)樣待測(cè)樣A中摻入一定已知量（WS）的內(nèi)標(biāo)物內(nèi)標(biāo)物 S 相相，測(cè)定混合樣中兩者某衍射強(qiáng)度IA / IS 。 3、因 K 值值已知，由上式可求得混合樣中混合樣中A 相含量相含量 WA。 4、再求A 相相在原始樣品中含量原始樣品中含量 wA 。 K值法：值法：比內(nèi)標(biāo)法簡單，尤其是比內(nèi)標(biāo)法簡單，尤其是K值測(cè)定，值測(cè)定， 而且，此而且，此K值對(duì)任何樣品都適用。值對(duì)任何樣品都適用

54、。 因此，因此，目前目前X射線定量分析多用射線定量分析多用K值法值法。 K值法困難處：值法困難處：在于在于要有待測(cè)相純物質(zhì)要有待測(cè)相純物質(zhì)，這有時(shí)較困難。，這有時(shí)較困難。 于是，人們?cè)O(shè)想：于是，人們?cè)O(shè)想： 能否統(tǒng)一測(cè)定一套能否統(tǒng)一測(cè)定一套各種物相最強(qiáng)峰各種物相最強(qiáng)峰與與某標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)最強(qiáng)峰某標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)最強(qiáng)峰的的比比值值，以便在找不到純物質(zhì)時(shí)提供使用。，以便在找不到純物質(zhì)時(shí)提供使用。 參比強(qiáng)度法：參比強(qiáng)度法： K 值法值法還可進(jìn)一步簡化，即為還可進(jìn)一步簡化，即為參比強(qiáng)度法。參比強(qiáng)度法。 采用剛玉為通用參比物質(zhì)，利用采用剛玉為通用參比物質(zhì)，利用PDF卡片上的卡片上的參比強(qiáng)度參比強(qiáng)度K 值值（I /Ic

55、或或RIR），這樣，不必通過計(jì)算或測(cè)試獲得），這樣，不必通過計(jì)算或測(cè)試獲得 K 值。值。 當(dāng)待測(cè)樣為兩相時(shí)，存在：當(dāng)待測(cè)樣為兩相時(shí)，存在： f1 + f2 =1，111222IfKIf1212111fIKI由K值法值法公式：AAASSSIWKIW 如：由銳鈦礦（銳鈦礦（A-TiO2）和金紅石（金紅石（R-TiO2）兩相組成的樣品，要測(cè)定其中金紅石金紅石的含量。 1、通過實(shí)驗(yàn)獲得待測(cè)樣衍射曲線，測(cè)量衍射強(qiáng)度比衍射強(qiáng)度比 IA/IR ； 2、查PDF卡片參比強(qiáng)度（參比強(qiáng)度（RIR）數(shù)據(jù)，其中11RARARfIKI3.4RSK3.3ASK/RRAASSKKK 3、利用下式直接計(jì)算出金紅石的含量： 金

56、紅石（R-TiO2）： 銳鈦礦（A-TiO2）：第五章第五章 物物相分析相分析及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定及點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定第一節(jié)第一節(jié) 定性分析定性分析第二節(jié)第二節(jié) 定量分析定量分析第三節(jié)第三節(jié) 點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定第四節(jié)第四節(jié) 非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的非晶態(tài)物質(zhì)及其晶化過程的X射線衍射分析射線衍射分析 點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定：點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定： 在冶金、材料、化工等許多研究領(lǐng)域，牽涉在冶金、材料、化工等許多研究領(lǐng)域，牽涉點(diǎn)陣參數(shù)測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)測(cè)定。 如：如：固溶體類型的確定；固溶體類型的確定； 固溶體中溶質(zhì)的固溶度（含量）；固溶體中溶質(zhì)的固溶度（含量）； 測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)隨溫度變化，可計(jì)算晶

57、體的熱膨脹系數(shù)。測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)隨溫度變化，可計(jì)算晶體的熱膨脹系數(shù)。 過飽和固溶體分解過程研究過飽和固溶體分解過程研究等；等； 因點(diǎn)陣參數(shù)變化很?。s因點(diǎn)陣參數(shù)變化很小（約10-5nm數(shù)量級(jí)），因而有必要對(duì)數(shù)量級(jí)），因而有必要對(duì)點(diǎn)陣參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)定。點(diǎn)陣參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)定。 多晶體點(diǎn)陣參數(shù)的測(cè)定：多晶體點(diǎn)陣參數(shù)的測(cè)定：有有德拜照相法德拜照相法和和衍射儀法衍射儀法。 一、測(cè)定誤差來源一、測(cè)定誤差來源 點(diǎn)陣參數(shù)測(cè)定：點(diǎn)陣參數(shù)測(cè)定：用用 X射線衍射法，射線衍射法，由測(cè)定由測(cè)定某衍射晶面的掠射某衍射晶面的掠射角角計(jì)算而得。計(jì)算而得。 立方系晶體立方系晶體：由：由布拉格方程布拉格方程和和晶面間距晶面間距公式可

58、得：公式可得：sin2222LKHa 測(cè)定精度：測(cè)定精度：取決于sin的精度的精度，而 角測(cè)定精度角測(cè)定精度與使用的儀使用的儀器器和測(cè)定方法（衍射儀、照相法）測(cè)定方法（衍射儀、照相法）有關(guān)。 原則上，用衍射圖上每條衍射線均可計(jì)算點(diǎn)陣參數(shù)，用衍射圖上每條衍射線均可計(jì)算點(diǎn)陣參數(shù)，但用哪哪一條衍射線來計(jì)算最接近真實(shí)值呢？一條衍射線來計(jì)算最接近真實(shí)值呢？222LKHadsin2d -關(guān)系曲線：關(guān)系曲線： 當(dāng)當(dāng)一定時(shí)，一定時(shí)，sin變化與變化與所在的范圍有很大關(guān)系。所在的范圍有很大關(guān)系。 當(dāng)當(dāng)接近接近900時(shí)，時(shí)， sin變化最緩慢；變化最緩慢；說明：說明：高高角時(shí)角時(shí)sin值值比比低低角時(shí)角時(shí)更精確。

59、更精確。sin隨隨的變化關(guān)系的變化關(guān)系 當(dāng)當(dāng) 角的測(cè)量誤差角的測(cè)量誤差一定時(shí)，在不同的一定時(shí)，在不同的角處測(cè)得的面間距角處測(cè)得的面間距 d 精確度不同。精確度不同。 當(dāng)當(dāng)趨近于趨近于900（高（高角衍射線）角衍射線）時(shí)，時(shí)， d / d 誤差趨近于誤差趨近于0。cotdd 對(duì)布拉格公式分別對(duì)d 和微分，可得：sin2d0cos2sin2ddcossindd 以以立方晶系立方晶系為例：由晶面間距公式，為例：由晶面間距公式， 同樣，對(duì)上式對(duì)同樣，對(duì)上式對(duì)d 和和a 微分，得微分，得 當(dāng)當(dāng) 角的測(cè)量誤差角的測(cè)量誤差一定時(shí)，在不同的一定時(shí)，在不同的角處測(cè)得的點(diǎn)陣常角處測(cè)得的點(diǎn)陣常數(shù)精確度不同，其數(shù)精確

60、度不同，其相對(duì)誤差與相對(duì)誤差與角余切成正比。角余切成正比。222LKHadcotaadddLKHa222222LKHadaaLKHaLKHadd222222 當(dāng)當(dāng)角增大而趨近角增大而趨近900時(shí)，測(cè)量的點(diǎn)陣常數(shù)相對(duì)誤差時(shí)，測(cè)量的點(diǎn)陣常數(shù)相對(duì)誤差a / a也趨近于也趨近于0。 因此，因此，點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定：點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定：應(yīng)盡可能用應(yīng)盡可能用高高角線條角線條測(cè)量，并測(cè)量，并使使衍射晶面衍射晶面與與X射線波長射線波長有很好的有很好的配合配合。cotaadd二、圖解外推法：二、圖解外推法： 點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定：點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定：應(yīng)盡可能用應(yīng)盡可能用高高角線條角線條測(cè)量，但實(shí)際測(cè)量，但實(shí)際測(cè)量的測(cè)量的