学沪科版选修35 4.3让射线造福人类 课件（5）（7张）.ppt

让射线造福人类 二 x射线衍射的新应用 1 x射线衍射在薄膜材料中的应用2 由多晶材料得到类单晶衍射数据3 一种改进的x射线衍射定量相分析4 与x射线荧光光谱法的结合 1 x射线衍射在薄膜材料中的应用 薄膜的成分 厚度 应力分布以及表面和界面状态等都会直接影响材料和器件的性能 需要在原子尺度上对材料微结构品质进行评估 x射线掠入射衍射 grazingincidentdiffraction gid 或散射方法的最大优点在于对表面和界面内原子位移十分敏感 可以通过调节x射线的掠入射角来调整x射线的穿透深度 从而用来研究表面或表层不同深度处的结构分布 如表面单原子的吸附层 表面粗糙度 密度 膜层次序 表面下约1000 深度的界面结构以及表面非晶层的结构等 2 由多晶材料得到类单晶衍射数据 确定一个晶态材料晶体结构最有力的手段是进行单晶x射线衍射 通常要求单晶的粒径在0 1 1mm之间 但是合乎单晶结构分析用的单晶有时难以获得 且所发现的新材料通常是先获得多晶样品 因此 仅仅依靠单晶衍射进行结构测定显然不能适应新材料研究快速发展的状况 为加速研究工作的进展 以及对复合材料和纳米材料等的结构研究 都只能在多晶材料下进行研究和测定其晶体结构 因此 x射线粉末衍射法在表征物质的晶体结构 提供结构信息方面具有极其重要的意义和实际应用价值 4 与x射线荧光光谱法的结合 为满足钢铁工业分析的需要 x射线分析技术取得了创新发展 钢铁冶炼过程不但要求全元素 氧化物的分析 还要求在不同阶段进行相分析 x射线荧光光谱法 xrf 已作为常规方法应用于钢铁工业中的化学分析 而x射线衍射 xrd 的应用则受到限制 通过将xrd完全与xrf相结合 为进行完全的过程控制和质量控制的相关实验室提供全面的分析能力 这种在科技上取得的突破性进展满足了行业需要 事实上 从铁矿石到烧结矿 炉渣 铸铁和各种合金 xrf xrd综合系统能够提供完整的化学及相分析以优化并提高高炉 炼钢炉生产过程的效率 该种方法也适合生产直接还原铁的厂商使用 可对混有金属铁的不同状态的氧化铁及其它混合物 相进行常规定量分析 3 一种改进的x射线衍射定量相分析 x射线衍射定量相分析已被广泛应用于材料科学与工程研究的晶相定量分析中 x射线衍射定量分析不仅能确定物质的化学组成 而且能得到物相的含量 许多有关x射线衍射定量分析方法 如内标法 绝热法和增量法等都需要在待测样品中加入参考标相与绘制工作曲线 如果样品物相较多 谱线复杂 再加入参考标相会进一步增加谱线的重叠机会 基体清洗法可用于任何一个多相混合物的物相定量分析 且每一种物相组成与与样品中是否有其他物相的存在无关 该方法需要配制一系列内标标准物相和绘制标准工作曲线 使定量分析冲破了原来苛刻的限制条件 扩大了应用范围 但要求测定参比强度时 每种待测物相纯相要与清洗剂1 1混合方可测定其参比强度kc 改进的方法是在基体清洗法的基础上 利用混合样品合样品x射线衍射谱图中的全部衍射峰数据 把清洗剂同样品中所包含的所有待测物相的纯相按比例混合 在同一水平下同时测定各物相与清洗剂对应的几个k值 结合jcpds卡中的各相标准谱峰的相对强度分布数据进行最小二乘方程组的抛弃平均法回归分析 求得混合物样品中各相间的全谱峰匹配强度比 用于混合物样品的x射线衍射定量相分析 有利于提高定量相分析的精度 三 结语 随着x射线衍射技术越来越先进 x射线衍射法的用途也越来越广泛 除了在无机晶体材料中的应用 已经在有机材料 钢铁冶金 以及纳米材料的研究领域中发挥出巨大作用 并且还应用于瞬间动态过程的测量 计算机的普遍使用让各种测量仪器的功能变得强大 测试过程变得简单快捷 双晶衍射 多重衍射也越来越完善 但是 随之而来的软件也缺陷越来越明显 在各种分析过程中 软件分析检索的准确度都不尽