X射线.docx

实验报告高分子(20)系 PB09206215 马婧媛实验名称：X射线衍射物相分析实验目的：1.熟悉Philips射线衍射仪的基本结构和工作原理 2.基本学会样品测试过程。 3.掌握利用衍射图进行物相分析的方法实验条件的选择： 1.X光管靶材料的选择用粉末晶体衍射所用射线波长一般选用0.5埃-2.5埃。这是因为：波长范围与晶体点阵的面网间距大致相当。长增加，样品和空气对射线的吸收越来越大。长太短，沿射线条过分集中在低角度区，还可能造成荧光辐射。按上述原则，规律为：Z靶Z试样+1(Z为原子序数)。2.X光管的管压和管流的选择X射线中特征和连续波是随管压增大而增大的，这样连续波不易被滤波片滤掉，因此选择合适的管压，K系特征X射线的强度与管电压管电流的关系：I特=K2iV-Vkn K2，n为常数i-管电流， V和Vk分别为工作电压和K系激发电压。另外管压管流的乘积不得超过X光管额定功率。3.滤波片的选择特征谱是由K，K组成，我们需要K，滤去K线，对滤波片的选择就是它的K吸收限刚好位于K，K之间并尽量靠近K。4.狭缝参数的选择在X射线衍射仪光路中有五只狭缝：梭拉狭缝(两只)，发散狭缝，散射狭缝，接受狭缝。梭拉狭缝是固定的。我们要选择的另外三种狭缝：梭拉狭缝是用来限制X光垂直发散度的，梭拉狭缝发散度的大小对强度和分辨率都有很大影响。发散狭缝是用来限制样品表面初级X射线水平发散度的，加大狭缝，分辨率降低但强度增加。散射狭缝用来减少非相反散射及本底等因素造成的背景，提高峰背比，它与发散狭缝配对使用，使用相同角度。接受狭缝用来限定进入探测器的X衍射线的。它位于衍射线的焦点。测量时如果主要为了提高分辨率，应该选择较小的接受狭缝。如果为了提高衍射强度，则应加大接受狭缝。5.时间常数，扫描速度选择时间常数的选择对实验的影响较大，时间常数的增大导致衍射峰高下降，线形不对称(向扫描方向拉宽)以及峰形向扫描方向移动。这种线形畸变和峰顶移位均对测量结果带来不利影响。为了提高测量的精确度一般希望选择小的时间常数，但选择时间常数过小会造成衍射峰线毛刺，要选择合适常数扫描速度的选择与时间常数相似，为了提高测量精确度，选择较小的扫描速度。实验操作：1)样品制备粉末样品制备：任何一种粉末衍射技术都要求样品是十分细小的粉末颗粒，使试样在受光照的体积中有足够多数目的晶粒。因为只有这样，才能满足获得正确的粉末衍射图谱数据的条件：即试样受光照体积中晶粒的取向是完全机遇的。粉末衍射仪要求样品试片的表面是十分平整的平面。i. 将被测样品在研钵中研至200-300目。ii. 将中间有浅槽的样品板擦干净，粉末样品放入浅槽中，用另一个样品板压一下，样品压平且和样品板相平。2)样品扫描：在mew program中编好测试程序open programmeasureprogram开始采集数据在HighScore中处理谱图物相鉴定：每种晶体其X光衍射都有一组特定的d值，粉末线的分布是一定的：每种晶体内原子排列也是一定的，因此衍射线的相对强度也是一定的，每一个晶体都有一套特征的粉末衍射数据d-I值，并可把它作为定性鉴定物质和物相的依据。粉末法的灵敏度为5%左右。1.粉末衍射卡片索引目前通过的索引有：粉末衍射卡片哈氏索引(Hanawalt)，芬克索引(Fink Index)和戴维字母索引(Alphabetical Index)，每一种都分为有机和无机两类：A：哈氏数值索引：每一种的数据在索引中占一横行，依次有：八条强谱线晶面间距数值，化学式卡片顺序号，查阅时把晶体面间距按衍射峰强弱排列成d1,d2,d3,找到d1再找d2值，以致顺序找到第八值，从而可查的对应八强线的卡片顺序号，但也可用前三强的d值，按下列排列方式查找：d1d2d3 d2d3d1 d3d1d2在哈氏数值索引中出现三次。B：芬克索引也属于数值索引，不过它是以每种物质的八条强线晶面间距d作为该物质特征，芬克索引的编制是按各种物质八条强线中第一个d值的递减次序划分成组。每一个小组内再按第二个d值得递减次序排列。编制索引时，每种物质的八条强线晶面间距循环排列即d1d2d3d4d5d6d7d8 d2d3d4d5d6d7d8d1等顺序出现八次。C：戴维无机字母索引是以英文名称的字母顺序排列的。索引上每一物质也占一横行，依次有该物质的英文名称，化学式，三条强线晶面间距，卡片顺序号。若想检索已知物相或可能物相的衍射数据时，只须知道他们的英文名称便可应用戴维字母索引。2.用标准卡片进行物相分析1)单一物相分析如果试样中只含一个相，对计算得到的d值给出适当的误差，然后用三强线的d-I值在PDF卡片数值索引中的相应d(d)值组中查询被鉴定相的对应条目。当三强线的值与索引条目中的d-II1值符合时，再将该条目中五强线的d-II1值与被鉴定相衍射花样中各衍射线的d-I值核对。如果八强线都能找到各自的对应值，则根据该条目指出的PDF卡片编号取出该卡片，将其中的全部d-II1值与被鉴定相衍射花样中的d-I值核对，如果两者的d-I数据全部吻合，则能确定此相。2)多相分析如果试样中含有多种物相，就会变得复杂。因为这需要一个相一个相的鉴定。而且被测衍射花样的三强线不一定属于同一个相。要想找到某个相的三强线必须排列组合多次尝试。当检索出一个相后，要将除出一鉴定相之外的剩余衍射线的强度重新进行归一化处理，即在剩余衍射线中重新用其中的最强线峰高去除剩余衍射线的峰高强度，得到重新归一化的相对强度。然后在新的基础上，再作三强线的尝试检索。直到检出全部的物相。在多相分析中，如果预测可能存在的相，则可通过无机字母索引找出未知的相。实验数据查询结果：物质：Sb2O3编号：43-1071d-I值：dAImt3.2191002.788351.9714331.6812316.439171.609791.279292.5588思考题： 1.X射线在晶体中衍射的二要素是什么？答：晶体是点阵结构，原子排列的周期和X射线的波长属于同一数量级； 晶体中的电子能散射X射线。2.晶面指数是否等于衍射指数，它们之间的关系是什么？答：不等于；关系为： nh*=h，nk*=k，nl*=l(其中n为衍射级数，h,k,l为晶面指数，n*,k*,l*为衍射指数)。3.