XRD制樣的方法及注意事項

1、如何制備XRD樣品？字體: HYPERLINK javascript:; 小 HYPERLINK javascript:; 中 HYPERLINK javascript:; 大 | HYPERLINK javascript:; 打印發(fā)表于: 2009-10-25 09:55 作者: wtz010 來源: 分析測試百科網(wǎng)查看完整版本請點擊這里： HYPERLINK /thread-20928-1-1.html 如何制備XRD樣品？對于樣品的準備工作，必須有足夠的重視。常常由于急于要看到衍射圖，或舍不得花必要的功夫而馬虎地準備樣品，這樣常會給實驗數(shù)據(jù)帶入顯著的誤差甚至無法解釋，造成混亂。準備衍射儀

2、用的樣品試片一般包括兩個步驟：首先，需把樣品研磨成適合衍射實驗用的粉末;然后，把樣品粉末制成有一個十分平整平面的試片。整個過程以及之后安裝試片、記錄衍射譜圖的整個過程，都不允許樣品的組成及其物理化學性質(zhì)有所變化。確保采樣的代表性和樣品成分的可靠性，衍射數(shù)據(jù)才有意義。1.1 對樣品粉末粒度的要求任何一種粉末衍射技術(shù)都要求樣品是十分細小的粉末顆粒，使試樣在受光照的體積中有足夠多數(shù)目的晶粒。因為只有這樣，才能滿足獲得正確的粉末衍射圖譜數(shù)據(jù)的條件：即試樣受光照體積中晶粒的取向是完全機遇的。這樣才能保證用照相法獲得相片上的衍射環(huán)是連續(xù)的線條;或者，才能保證用衍射儀法獲得的衍射強度值有很好的重現(xiàn)性。此外，

3、將樣品制成很細的粉末顆粒，還有利于抑制由于晶癖帶來的擇優(yōu)取向;而且在定量解析多相樣品的衍射強度時，可以忽略消光和微吸收效應對衍射強度的影響。所以在精確測定衍射強度的工作中(例如相定量測定)十分強調(diào)樣品的顆粒度問題。對于衍射儀(以及聚焦照相法)，實驗時試樣實際上是不動的。即使使用樣品旋轉(zhuǎn)器，由于只能使樣品在自身的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并不能很有效的增加樣品中晶粒取向的隨機性，因此衍射儀對樣品粉末顆粒尺寸的要求比粉末照相法的要求高得多，有時甚至那些可以通過360目(38m)粉末顆粒都不能符合要求。對于高吸收的或者顆?；臼莻€單晶體顆粒的樣品，其顆粒大小要求更為嚴格。例如，石英粉末的顆粒大小至少小于5m，同一

4、樣品不同樣片強度測量的平均偏差才能達到1%，顆粒大小若在10m以內(nèi)，則誤差在23%左右。但是若樣品本身已處于微晶狀態(tài)，則為了能制得平滑粉末樣面，樣品粉末能通過300目便足夠了。對于不同吸收性質(zhì)的粉末，顆粒度可以認為“足夠細”的尺寸要求是各不相同的，因為樣品受到X射線照射的有效體積和可以忽視樣品中微吸收效應的顆粒上限都取決于樣品的吸收性質(zhì)。Brindley對此作過詳細的分析，他在衍射分析中對粉末的顆粒度按D值進行分級(為物質(zhì)的線吸收系數(shù)，D為晶體的平均直徑)。細 顆 粒： D 0.01中等顆粒：0.01 D 0.1粗 顆 粒： 0.1 D 1表4-5列出了不同值的物質(zhì)粉末顆粒分級。在 Brind

5、ley的分級中，“細”表示大多數(shù)顆粒周圍的吸收性質(zhì)是均勻的，其差異可以忽略(微吸收效應可以忽略);對中等以上的顆粒，則需要考慮“微吸收效應”;而“十分粗”的樣品，衍射實際上只局限在表面一層的晶粒，此時，粉末照片開始出現(xiàn)不連續(xù)的點狀線，“粉末吸收效應”等概念失去意義。當晶粒尺寸小于1000埃時，衍射儀就可察覺衍射線的寬化(對于粉末照相法，需晶粒小于200300埃才能觀察到寬化)。所以，要測量到良好的衍射線，晶粒亦不宜過細，對于粉末衍射儀，適宜的晶粒大小應在0.110m的數(shù)量級范圍內(nèi)。1.2 關于樣品試片平面的準備粉末衍射儀要求樣品試片的表面是十分平整的平面。試片裝上樣品臺后其平面必須能與衍射儀軸

6、重合，與聚焦圓相切。試片表面與真正平面的偏離(表面形狀不規(guī)則、不平整、凸出或凹下、很毛糙等等)會引起衍射線的寬化、位移以及使強度產(chǎn)生復雜的變化，對光學厚度小的(即吸收大的)樣品其影響更為嚴重。但是，制取平整表面的過程常常容易引起擇優(yōu)取向，而擇優(yōu)取向的存在會嚴重地影響衍射線強度的正確測量。實際實驗中，當要求準確測量強度時，一般首先考慮如何避免擇優(yōu)取向的產(chǎn)生而不是追求平整度。通常采用的制作衍射儀試片的方法都很難避免在試片平面中導致表層晶粒有某種程度的擇優(yōu)取向。多數(shù)晶體是各向異性的，把它們的粉末壓入樣品框窗孔中很容易引起擇優(yōu)取向，尤其對那些容易解理成棒狀、鱗片狀小晶粒的樣品，例如云母、黃色氧化鉛、-

7、 鋁等，對于這類樣品，采用普通的壓入法制作試片，衍射強度測量的重現(xiàn)性很差，甚至會得到相對強度大小次序顛倒過來的衍射圖譜?？朔駜?yōu)取向沒有通用的方法，根據(jù)實際情況可以采用以下幾種：使樣品粉末盡可能的細，裝樣時用篩子篩入，先用小抹刀刀口剁實并盡可能輕壓等等;把樣品粉末篩落在傾斜放置的粘有膠的平面上通常也能減少擇優(yōu)取向，但是得到的樣品表面較粗糙;或者通過加入各向同性物質(zhì)(如 MgO，CaF2等)與樣品混合均勻，混入物還能起到內(nèi)標的作用。但是，對于一些具有明顯各向異性的晶體樣品，采用上述方法仍不可避免一定程度的擇優(yōu)取向;而且對于具有十分細小晶粒的金屬樣品，采用形變的方法(碾、壓等等)把樣品制成平板使用

8、時也常常會導致?lián)駜?yōu)取向的織構(gòu)，需要考慮適當?shù)耐嘶鹛幚?。然而，如果為了研究樣品的某一特征衍射，擇?yōu)取向卻是十分有用的，此時，制樣將力求使晶粒高度取向，以得到某一晶面的最大強度，例如在粘土礦物的鑒定與研究中，001衍射具有特別的價值，故它們的X射線衍射分析常在樣品晶粒的定向集合體上進行，需要制作所謂“定向試片”。查看完整版本請點擊這里： HYPERLINK /thread-20928-1-1.html 如何制備XRD樣品？ HYPERLINK /post.php?action=reply&tid=20928 t _blank 我也來說兩句 HYPERLINK /viewthread.php?tid

9、=20928 t _blank 查看全部回復最新回復wtz010 (2009-10-25 09:55:26)1.3 關于樣品試片的厚度樣品對X射線透明度的影響，跟樣品表面對衍射儀軸的偏離所產(chǎn)生的影響類似，會引起衍射峰的位移和不對稱的寬化，此誤差使衍射峰位移向較低的角度，特別是對線吸收系數(shù)值小的樣品，在低角度區(qū)域引起的位移(2)會很顯著。如果要求準確測量2或要求提高儀器分辨率能力，應該使用薄層粉末樣品。通常儀器所附的制作樣品的樣品框的厚度(1.52 mm)對于所有樣品的要求均已足夠了。1.4 制樣技巧對于制樣來說沒有通用的一種方法，通常需依據(jù)實際情況有針對性地進行選擇。然而無論用何種方法，都需要

10、滿足一個前提條件在制成樣品試片直至衍射實驗結(jié)束的整個過程中，必須保證試片上樣品的組成及其物理化學性質(zhì)和原樣品相同，必須確保樣品的可靠性。1.4.1 粉末樣品的制備雖然很多固體樣品本身已處于微晶狀態(tài)，但通常卻是較粗糙的粉末顆粒或是較大的集結(jié)塊，更多數(shù)的固體樣品則是具有或大或小晶粒的結(jié)晶織構(gòu)或者是可以辨認出外形的粗晶粒，因此實驗時一般需要先加工成合用的細粉末。因為大多數(shù)固體顆粒是易碎的，所以最常用的方法是研磨和過篩，只有當樣品是十分細的粉末，手摸無顆粒感，才可以認為晶粒的大小已符合要求。持續(xù)的在研缽或在球磨中研磨至360目的粉末，可以有效的得到足夠細的顆粒。制備粉末需根據(jù)不同的具體情況采用不同的方

11、法。對于一些軟而不便研磨的物質(zhì)(無機物或者有機物)，可以用干冰或液態(tài)空氣冷卻至低溫，使之變脆，然后進行研磨。若樣品是一些具有不同硬度和晶癖的物質(zhì)的混合物，研磨時較軟或易于解理的部分容易被粉化而包裹較硬部分的顆粒，因此需要不斷過篩，分出已粉化的部分，最后把全部粉末充分混合后再制作實驗用的試樣。樣品中不同組分在各粒度級分中可能有不同的含量，因此對多相樣品不能只篩取最細的部分來制樣(除非是進行分級研究)。如果樣品是塊狀而且是由高度無序取向的微晶顆粒組成的話，例如某些巖石、金屬以及蠟和皂類樣品，在粉末照相法中可以直接使用，在衍射儀中也可以直接使用，不過需加工出一個平面。金屬和合金樣品常可碾壓成平板使用

12、，但是在這種冷加工過程中常會引起擇優(yōu)取向，需要考慮適當?shù)耐嘶鹛幚?。退火的時間和溫度，以僅發(fā)生復原過程為原則。過高的退火溫度有可能導致重結(jié)晶過程的發(fā)生，某些揮發(fā)性組分的損失以及其它的物理化學的變化。巖石以及金屬或合金塊內(nèi)常?？赡艽嬖诳棙?gòu)，為了結(jié)果的可靠，還是應該磨成粉末或銼成細屑。銼制金屬細屑可以用細的整形銼刀，銼刀要清潔，銼時銼程要小，力量要輕，避免樣品發(fā)熱，制得的銼屑還應考慮退火處理以消除銼削過程冷加工帶來的點陣應力。樣品粉末的制備方法還可以根據(jù)樣品的物理化學性質(zhì)來設計，例如NaCl粉末可以利用酒精使NaCl從它的飽和溶液中析出的辦法制得，由此得到的樣品衍射分析效果極佳。一些樣品本身的性質(zhì)會

13、影響衍射的圖譜，工作時亦應予以注意。例如，有些軟的晶態(tài)物質(zhì)經(jīng)長時間研磨后會造成點陣的某些破壞，導致衍射峰的寬化，此時可采用退火處理;有的樣品在空氣中不穩(wěn)定，易發(fā)生物理化學變化(例如易潮解、風化、氧化、揮發(fā)等)，則需有專門的制樣器具和必要的保護、預防措施;對于一些各向異性的晶粒，采用混入各向同性物質(zhì)的方法，同時還可進行內(nèi)標。1.4.2 制作粉末衍射儀試片的技巧粉末衍射儀要求樣品試片具有一個十分平整的平面，而且對平面中的晶粒的取向常常要求是完全無序的，不存在擇優(yōu)取向(在粘土分析中有時又要求制作定向的試片)。 制作合乎要求的衍射儀試片常用的方法通常很細的樣品粉末(手摸無顆粒感)，如無顯著的各相異性且

14、在空氣中又穩(wěn)定，則可以用“壓片法”來制作試片。先把衍射儀所附的制樣框用膠紙固定在平滑的玻璃片上(如鏡面玻璃，顯微鏡載玻片等)，然后把樣品粉末盡可能均勻地灑入(最好是用細篩子360目篩入)制樣框的窗口中，再用小抹刀的刀口輕輕剁緊，使粉末在窗孔內(nèi)攤勻堆好，然后用小抹刀把粉末輕輕壓緊，最后用保險刀片(或載玻片的斷口)把多余凸出的粉末削去，然后，小心地把制樣框從玻璃平面上拿起，便能得到一個很平的樣品粉末的平面。此法所需樣品粉末量較多，約需0.4cm3?！巴科ā彼璧臉悠妨孔钌佟０逊勰┤鲈谝黄笮〖s 25351mm3的顯微鏡載片上(撒粉的位置要相當于制樣框窗孔位置)，然后加上足夠量的丙酮或酒精(假如樣

15、品在其中不溶解)，使粉末成為薄層漿液狀，均勻地涂布開來，粉末的量只需能夠形成一個單顆粒層的厚度就可以，待丙酮蒸發(fā)后，粉末粘附在玻璃片上，可供衍射儀使用，若樣品試片需要永久保存，可滴上一滴稀的膠粘劑。上述兩種方法很簡便，最常用，但仍很難避免在樣品平面中晶粒會有某種程度的擇優(yōu)取向。制備幾乎無擇優(yōu)取向樣品試片的專門方法：噴霧法。把粉末篩到一只玻璃燒杯里，待杯底蓋滿一薄層粉末后，把塑料膠噴成霧珠落在粉末上，這樣，塑料霧珠便會把粉末顆粒斂集成微細的團粒，待干燥后，把這些細團粒自燒杯掃出，分離出細于115目的團粒用于制作試片，試片的制作類似上述的涂片法，把制得的細團粒撒在一張涂有膠粘劑的載片上，待膠干后，傾去多余的顆粒。用噴霧法制得的粉末細團粒也可以用常規(guī)的壓片法制成試片?；蛘咧苯影褬悠贩勰﹪娐湓趦A斜放置的涂了膠粘劑的載片上，得到的試片也能大大地克服擇優(yōu)取向，粉末取向的無序度要比常規(guī)的涂片法好得多。塑合法。把樣品粉末和可溶性硬塑料混合，用適當?shù)娜軇┤芙夂螅蛊涓晒?，然后?/p>