第5节 X射线衍射物相分析

X射线衍射分析

物相分析是为了确定待测样品的结构状态，同时也

确定了物质的种类。

注意：X射线物相分析给出的结果，不是试样的化学

成分，而是由各种元素组成的具有固定结构

的物相。定性分析－确定被测样品中含有什么物相。定量分析－多相共存时，各组成相含量是多少。第五节物相分析不同温度煅烧高岭石的X射线衍射曲线3.5X射线物相分析1、定性相分析原理

定性相分析是根据晶体对X射线的衍射特征即衍射线的方向及强度来达到鉴定结晶物质的。

原因：

1）每种结晶物质都有其独特的化学组成和晶体结构。

2）每种结晶物质都有其独特的衍射花样（d、θ和I）;

具体表现在衍射线条数、位置及其强度上，如同指

纹，反应每种物质的特征。

3）多种结晶状物质混合或共生，它们的衍射花样也只

是简单叠加，互不干扰，相互独立。（混合物物相

分析）。

一、定性相分析定性相分析原理：

将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射图谱比较，从而判定未知物相。

混合试样物相的

X射线衍射花样是各个单独物相衍射花样的简单迭加，根据这一原理，就有可能把混合物物相的各个物相分析出来。

3.5X射线物相分析1)1938年，J.D.Hanawalt等就开始收集并摄取各种已知物质

的衍射花样，将这些衍射数据进行科学分析整理、分类。

2)1942年，美国材料试验协会ASTM整理出版了最早的一套晶

体物质衍射数据标准卡，共计1300张，称之为ASTM卡。

3)1969年，组建了“粉末衍射标准联合委员会”专门负责收

集、校订各种物质的衍射数据，并将这些数据统一分类

和编号，编制成卡片出版。这些卡片，即被称为PDF卡

（ThePowderDiffractionFile），有时也称其为JCPDS

卡片。目前，这些PDF卡已有好几万张之多，而且，为便

于查找，还出版了集中检索手册。3.5X射线物相分析2、标准物相衍射图谱（PDF卡）：(1)1a,1b,1c三数据为三条最强衍射线对应的面网间距,1d为最大面间距；(2)2a,2b,2c,2d为上述各衍射线的相对强度，其中最强线的强度为100；(3)实验条件辐射光源波长滤波片相机直径所用仪器可测最大面间距测量相对强度的方法数据来源(4)结晶学数据晶系空间群晶格常数轴率A=a0/b0C=c0/b0轴角单位晶胞内“分子”数数据来源(5)光学性质折射率光学正负性光轴角密度熔点颜色数据来源(6)相关其它资料样品来源、制备方法、升华温度、分解温度等(7)物相名称(8)物相的化学式与数据可靠性可靠性高-

良好-i一般-空白较差-O计算得到-C(9)全部衍射数据（10）卡片编号

3.PDF卡片索引及检索方法

PDF卡片的索引：

字顺索引（AlphabeticalIndex）

哈那瓦特索引（HanawaltIndex）

芬克索引（FinkIndex）3.5X射线物相分析字顺索引（AlphabeticalIndex）

该索引是按物相英文名称的字母顺序排列。在每种物相名称的后面，列出化学分子式，三根最强线的d值和相对强度数据，以及该物相的粉末衍射PDF卡号。由此，若已知物相的名称或化学式，用字母能利用此索引方便地查到该物相的PDF卡号。3.5X射线物相分析哈那瓦特索引（HanawaltIndex）

该索引是按强衍射线的d值排列。选择物相八条强线，用最强三条线d值进行组合排列，同时列出其余五强线d值，相对强度、化学式和PDF卡号。整个索引将d值第1排列按大小划分为51组，每一组的d值范围均列在索引中。在每一组中其d值排列一般是，第1个d值按大小排列后，再按大小排列第2个d值，最后按大小排列第3个d值。3.5X射线物相分析芬克索引（FinkIndex）

由于各物相的衍射线会产生重叠，强度数据不可靠，而且，由于试样对X射线的吸收及晶粒的择优取向，导致衍射线强度改变，从而采用字母索引和哈那瓦尔特索引检索卡片会比较困难，为克服这些困难，芬克索引以八根最强线的d值为分析依据，将强度作为次要依据进行排列。

3.5X射线物相分析常规物相定性分析的步骤如下：

（1）实验

用粉末照相法或粉末衍射仪法获取被测试样物相

的衍射花样或图谱。

（2）通过对所获衍射图谱或花样的分析计算，获得

各衍射线条的2θ，d

及相对强度大小I/I1。在这几

个数据中，要求对2θ和d值进行高精度的测量计

算，而I/I1相对精度要求不高。目前，一般的衍射

仪均由计算机直接给出所测物相衍射线条的d值。4.物相定性分析过程3.5X射线物相分析（3）使用检索手册，查寻物相PDF卡片号

根据需要使用字母检索、Hanawalt检索或Fink检索手册，查寻物相PDF卡片号,根据手册提供的物相卡片号在卡片库中取出此PDF卡片。（4）若是多物相分析，则在（3）步完成后，对剩余的衍射线重新根据相对强度排序，重复（3）步骤，直至全部衍射线能基本得到解释。3.5X射线物相分析（1）一般在对试样分析前，应尽可能详细地了解样品的来源、化学成分、工艺状况，仔细观察其外形、颜色等性质，为其物相分析的检索工作提供线索。

（2）尽可能地根据试样的各种性能，在许可的条件下将其分离成单一物相后进行衍射分析。

（3）对于试样为多物相混合物，为尽可能地避免衍射线的重叠，应提高粉末照相或衍射仪的分辨率。

（4）对于数据d值，由于检索主要利用该数据，因此处理时精度要求高，而且在检索时，只允许小数点后第二位才能出现偏差。5、物相定性分析所应注意问题3.5X射线物相分析（5）特别要重视低角度区域的衍射实验数据，因为在低角度区域，衍射所对应d值较大的晶面，不同晶体差别较大，衍射线相互重叠机会较小。

（6）在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致进行检索，力求全部数据能合理解释。但有时也会出现少数衍射线不能解释的情况，这可能由于混合物相中，某物相含量太少，只出