ch05物相分析及点阵参数的测定.pptVIP

第五章 物相分析及点阵参数测定,第一节 定性分析,定性相分析,1. 基本原理 2. PDF卡片 3. PDF卡片索引 4. 分析方法 5.计算机自动检索,基本原理,任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。 每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。 多相试样的衍射花样是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成。 定性相分析的判据。,定性相分析的判据,d（晶面间距表征衍射线位置） I（衍射线相对强度）的数据代表衍射花样。 用d-I数据作为定性相分析的基本判据。,定性相分析方法是将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组（PDF卡片）进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。,PDF卡片,1. PDF卡片简介； 2. PDF试样图； 3. PDF试样结构图； 4. PDF卡片内容。,PDF卡片简介,J.D.Hanawalt等人于1938年首先发起，以d-I数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片的工作。 1942年“美国材料试验协会（ASTM）”出版约1300张衍射数据卡片（ASTM卡片）。 1969年成立了“粉末衍射标准联合委员会”，由它负责编辑和出版粉末衍射卡片，称为PDF卡片。 现在由ICDD(International Center for Diffraction Data), PDF-1: d, I PDF-2: card PDF-3: pattern,PDF卡片的内容,（1）化学式及英文名称 （2）实验条件：Rad.辐射种类（如Cu K);波长；Filter滤波片；Dia.相机直径；Cut off相机或测角仪能测得的最大面间距；Coll光阑尺寸；I/I1衍射强度的测量方法；d corr.abs.?所测值是否经过吸收校正；Ref参考资料,PDF卡片的内容（3）,(3)晶体学数据：Sys.晶系；S.G空间群;a0、b0、c0，、晶胞参数；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z晶胞中原子或分子的数目； Ref参考资料。 (4)试样来源，制备方法；化学分析，有时亦注明升华点（S.P.），分解温度（D.T.），转变点（T.P.），摄照温度等。 （5）晶面间距，相对强度和干涉指数。 （6）卡片的顺序号。,PDF卡片索引,PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片中迅速查到所需要的PDF卡片的工具书。由JCPDS编辑出版手册有： （一）字母索引有试样的初步信息 根据物质英文名称的第一个字母顺序排列（列出质量标记、化学式、衍射图样中三根最强线的d值和相对强度及卡片序号） （二）Hanawalt无机物检索手册无试样的初步信息数字索引,Hanawalt无机相数值索引,索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引中占一横行。每个条目中的内容包括： 衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学式，卡片编号，参比强度（I/I）。 索引说明：,Hanawalt索引说明（一）,每个条目中，衍射线的相对强度分为10个等级，最强线为100用表示，其余者均以小10倍的数字表示，写在面间距d值的右下角处。参比强度I/Ic是被测相与刚玉按1:1重量配比时，被测相最强线峰高与刚玉最强线峰高之比。,Hanawalt索引说明（二）,整个手册将面间距d值，从999.990.0A分成40组（1995年版本）。 每组的d值连同它的误差标写在每页的顶部。每个条目由第一处面间距d1值决定它应属于哪一组。每组内按d2值递减顺序编排条目，对d2值相同的条目，则按d1值递减顺序编排。不同的d值对应误差：,定性分析过程,定性相分析一般要经过以下步骤： （1）获得衍射花样：可以用德拜照相法，透射聚焦照相法和衍射仪法。 （2）计算面间距d值和测定相对强度I/I1值（ I1为最强线的强度）：定性相分析以2 90的衍射线为主要依据。 （3）检索PDF卡片：人工检索或计算机检索。 （4）最后判定：判定唯一准确的PDF卡片。,计算机自动检索,计算机自动检索主要由建立数据文件库和检索匹配两部分组成。 1. 建立检索匹配 2. 数据文件库,第二节 定量分析,物相定量分析的依据： 各相的衍射线的强度随该相含量的增加而提高,简 介,概述 基本原理 物相定量分析方法 分析实例,1、概述,1 概述 1936 年，矿粉中石英含量的X射线定量分析， 1945年，弗里德曼发明衍射仪后，48年由亚力山大完成内标法；科恩等：直接比较法 1974年，F.H.Chung K值法，基体清洗法，绝热法，无标样法,2、基本原理,3、方法,物相定量分析的具体方法有: 单线条法 内标法 K值法,单线条法,通过测量混和样品中欲测相(j相某根衍射线的强度并与纯j相同一线条强度对比 定出j相在混合样品中的相对含量 混合物有n个相，线吸收系数、密度均相同 对于纯j相， =100%=1 例如某样品由 Al2O3、- Al2O3 组成，欲测定 Al2O3在混合样品中的质量分数，可先用衍射仪测定纯 Al2O3某衍射峰的强度(一般用最强线，但不能有线重叠，用步进扫描测出整个衍射峰，扣除背底，再量度曲线下的面积即为祖分强度)。再在同样实验条件下测定混合样品中 Al2O3同一根线的强度。后者与前者之比即为 Al2O3 在混合样品中的质量分数。,内标法,待侧样品中含有多个物相，各相的质量吸收系数不同 要侧定A相在混合物中的含量，须掺入标准物质S的粉末以组成复合样。 A相某根衍射线的强度为,内标法,K值法,K值法的 值可以计算得到，但通常用实验方法求得,应用时，往待测样中加入已知量的S相，从复合样衍射结果得到IA 和IS ，K值已知，即可求得A,参比强度法,采用刚玉为通用参比物质。已有众多常用物相的K值在于粉末衍射卡片或索引上。 某物质a的K值即该物质与-Al2O3等质量混合样的X射线图中两相最强线的强度比。,第三节 点阵参数的精确测定,冶金、材料、化工等领域中的许多问题，如固溶体类型的确定，固溶体溶解曲线的测定，宏观应力的量度、化学热处理层的分析，过饱和固溶体分解过程的研究等等，都牵涉到点阵参救的测定。 但上述课题中点阵参数的变化通常都很小(约为10-5nm数量级)，因而通过各种途径以求得点阵参数的精确数值就成为十分必要,一 误差来源,点阵参数的精度主要取决于sin的精度。 角的测定精度取决于仪器和方法。,二 图解外推法,实际能利用的衍射线，其角与90总是有距离的，可以通过外推法接近理想状况。 例如：先测出同一物质的多根衍射线，并按每根衍射线的角计算出相应的a值。以为横坐标，以a为纵坐标，所给出的各个点子可连结成一条光滑的曲线，将曲线延伸使之与90处的纵坐标相截，截点所对应的a值即为精确的点阵参数值,二 图解外推法,曲线外延难免带主观因素，故最好寻求另一个量（的函数）作为横坐标，使得各点子以直线的关系相连接。人们对上述误差进行了总结分析（推导过程中采用了某些近似处理），得出以下结果,二 图解