X射线物相分析及点阵参数精确测定.ppt

1、a，1，5.1定性分析5.2量化分析5.3晶格参数的精确测定5.4非晶物质及其结晶过程的x射线衍射分析，第5章x射线物质相分析，回顾总目录，引言，物质相分析有两个物质相的定性分析和量化分析。 物相是什么物质相不是元素体，例如有2种物质，都含有相同的元素体o、Fe(Fe2O3、Fe3O4)，但这些物质是不同的例如镍锌铁氧体，奥氏体不锈钢是由Fe元素体构成，而这些个也是不同的物质相。 物质相是元素体的结合态和相的状态。 物质相分析是获得元素体的结合态和相的状态。 x射线衍射为什么能进行物质相分析？ 各晶体具有各自的晶体结构参数，例如晶格型、单位晶格的大小、原子数、原子和单位晶格中的位置等，晶体的这

2、些个的信息在X-ray衍射时被反映在衍射图案中(衍射位置角、衍射强度I不同)，根据衍射线的位置(经过一定的处理)，物质相具有怎样的定性分析注意：对于多相物质，光在多相物质中衍射时，各相的衍射线相互不干扰作用，只是机械重叠，所以多相物质的分析是区别衍射线来标定的。 a，4，5.1定性分析，1 .定性分析的原理1 .结晶物质之所以表现出种类的不同，是因为不同的物质具有独自特征的原子的种类、原子的排列方式和晶格参数，分别呈现出具有不同特征的衍射图样。 因此，某种物质的多晶体的衍射线的数量、位置和强度由于该物质的特征而成为识别物质相的标识牌。 2 .由于多相物质的衍射图样相互不干扰作用，所以只是相互独

3、立、机械重叠。 因此，可以从混合物的衍射图案识别不同的物质相。 2 .定性分析的思维方法，1 .对所有已知晶体进行衍射或摄影图片，档案化衍射图形2 .将未知样品的衍射图样与标准图样进行对比，发现相同的是未知样品的物相。 因此，定性分析的本质是信息的收集处理和寻找对照基准的样式。 三.粉末衍射卡(PDF )、PDF卡给予d值和与其对应的I/I1(I1为最强峰值)，用衍射计衍射的图案，计算机处理的、与2对应的d值和I/I1，与PDF卡对照，就能够确定物相。 a，8，粉末衍射卡的组成，因为用物质相鉴定检索对照PDF卡，介绍PDF卡。 1卡号：型号为(组号)-(组内号)，按号码查询。 2三强线：把最强

4、的三三强线的d值和相对强度分开排列，为了容易找到，三强线对不同的物质通常是不同的。 3最大面间隔和相应的相对强度。 图PDF卡的结构，4物质相的化学式和英文名称。 化学式后的数字单元中的原子数化学式后的字母(大写字母)表示bee格子型的例如常见的f面心立方、b体心立方、c单纯立方右上犄角旮旯的标签条，表示数据的可靠性高的 I 经过指标化和强度推定，品质好，但， 表示可靠性低的“o”表示质量差的无符号空缺，“c”表示衍射图案数据来自计算，5表示测试条件，Rad是辐射的种类(例如Cu营销对象k辐射)。波长； 过滤器：过滤器Dia:通用相机直径等。 6结晶学数据： sys晶系； 空间群符号a。 b

5、c 单位晶格的光栅常数A=a。 /b C=c。 /b 作为轴比，是单位晶格轴间的角度的z是相当于单位晶格中的化学式的分子数(对于元素体是单位晶格中的原子数，对于化合物是单位晶格中的分子数)。 7物质相的物理性质，其中，n为折光率的Sign为光学性质的正负的2V光轴间的角度d为密度mp熔点； 彩色。 8试料源、制造方法和化学分析数据、设备伊卡斯照相机的摄影温度。按9 d值系列、衍射顺序排列的晶面间距d值系列、对应的相对强度I/I1和干扰作用指数。 请注意，每个文件的“Ref”是本栏中的数据源。 a、1.3、4.pdf卡的目录索引为了完成定性分析必须制作目录索引。 字母目录索引：大卫无机字母目录索

6、引数字目录索引：Hou为了完成无机、芬克无机数值目录索引、定性分析必须编制目录索引。 字母目录索引：david无机字母目录索引数字目录索引：Hou无机、芬克无机数值目录索引，1 ) .字母目录索引(david无机字母目录索引)包括一种或多种已知样本的元素体(例如，已知包括Cu元素体)。 各种物质占一行，按照物质的英语名称、化学式、三强线的晶面间隔和相对强度(下标)、卡号、显微检索号的顺序排列。 例如，如果Cu被包括在已知样本中，则可以检验以Cu开始的目录索引，例如coppermoleybdenumcuoo 4.72 x3. 3682.717-242-147-B12。 由于大卫的无机字母目录索引

7、的特征按照元素体来分类，所以例如包含Cu元素体的目录索引一起。 2 ) .数字目录索引(Hanawalt目录索引)、1 .测量的物质不知道是什么时，使用数字目录索引比较方便。 2 .构成： 8条最强线的晶面间距和对应强度、化学式、卡号、显微检索号。 3 .说明：各条线的相对强度如下表示在对应的晶面间距下。 这样检索时，只需按衍射统计图表上最强的衍射峰的顺序进行调查即可。 例如，x代表100%，代表最强的峰值，7代表70%，等等，前面的目标是置信符号。 哈希目录索引内的目录索引卡的排列，按照最初的d值从小到大的顺序排列：1.把最强线的面间隔d1归纳为某个范围内的组(例如0.2690.265nm.

8、把组的顺序从面间隔的范围大到小排列，范围及其误差成对例如：索引条目的说明、2.5-2.44 (.0.1 ) qmstrngerreflectionspscchemicalforminiralname； 公共名称pdf # I/IC，组的面间隔范围和误差，a，1.8，a，1.9， 芬克目录索引在被测物质包含多个物质相的情况下(多数情况下为多个物质相)，由于各物质相的衍射线重叠，所以强度数据不可靠，而且，使用衍射线强度根据试样的x射线吸收和晶粒的偏好取向而变化的字母索引和哈那瓦尔德索引来检索卡片是困难的各物质相在维克索引中至少出现了4次。 初回： d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d1；

9、第二次： d4 d5 d6 d7 d8 d1 d2 d3； 第三次： d6d7d8d2d3d5； 第四次： d8d1d3d4d6d7； 如果设某相8条衍射线的d值为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8，而且d2、d4、d6、d8为8条强线中的强度比其他4条大，则指数中的d值的排列为： a、2.0、1 从前反射区域中选择(290 )强度最大的3条衍射线，按降序排序d值，五.物相定性分析整的过程，(4)检索PDF卡d1 d2 d3(一般需要对计算出的d值赋予适当的误差d (一般为0.02 )，根据三强线的d-I/I1值进行化学基定，PDF卡查找与I1匹配的条目，对照八强线的d和I/I1是

10、否一致，如果一致，根据目录索引中的卡号提取该pdf卡，将其中的所有d-I/I1值与测量的衍射图案对照。 (5)最终确定可能无法提供初步搜索和卡的唯一正确卡，并且实验者需要根据实践经验和其他信息(例如已知样本中包含的元素体)确定唯一正确的PDF卡和唯一确定的单相。表中有测试样品的衍射数据，表中有测试样品中几个相的三强线晶面的间距和比较好的几个相，二.相分析例：首先，三强线在同一物质d1 (最强)=2.09的估计误差之后为2.072.11 d2 (二次强) 在=2.47的估计误差后按2.452.49 d3 (三强)=1.80的估计误差后按1.781.8.2的哈希值目录索引进行检索，发现在满足d1值

11、的组中，多种物质的d2值处于1.781.8.2的范围内。然而，某物质的d2值为2.47 假设新的三强线，用d1=2.09，d2=1.80进行检索的地方，可知5种物质的d3值在1.291.27区间。 这表明2.09、1.80、1.28三条衍射线可能是测量对象试样中的某一相的三强线。 如果进一步比较符合被试验试样中的三强线的面间隔的卡和被测定物质(参照上述表)，则结晶面间隔中5种物质与被测定物质一致，但相对强度存在差异，此时，如果比较相对强度I/I1，则可知Cu的三强线的相对强度与被测定物质一致(将下述表从表4-836卡的Cu衍射数据、表的其馀线和Cu2O衍射数据、目录索引的卡号调用Cu的PDF卡

12、，可知卡上的Cu的各衍射数据与测量对象的数据完全脚丫子一致(参照表)，测量对象的样本中包含Cu 从被测定相中去除Cu的线，汇总剩下的衍射线，乘以因子1.43，使最强线的相对强度为100，找到三强线，从目录索引中检索，发现与Cu2O的衍射数据一致，因此被测定样品得到了Cu和Cu2O的混合物。 a，2.7，3 ) .定性分析的难点在于：1.卡片误差粉末衍射卡片数据源不同，采用仪器伊卡斯照相机法、透射聚焦法、衍射计法等，有些卡片可以计算得到，并且并非所有资料都对照，所以有很多错误。 所以，检查卡片的时候，发放慢的大字母的开头卡片比较好。 2 .关于试样的衍射图形的误差，在试样中存在优先取向的情况下，

13、使几个晶面的衍射线特别强或者特别弱(本来，晶粒在空间上随机分布，如果出现优先取向，则存在晶粒的取向一致的倾向，在选择优先取向的方位，晶面的衍射线强度强，非优先取向相含量低时，不能得到完全的衍射图形，而且粉末中存在氧化现象，硫化物存在时，也会影响衍射的强度。 3 .多相物质中各相的衍射线的重叠给分析作业带来了很大困难，此时，必须将重叠线的观测强度分为2部分进行分析。 1 .固态溶液相的鉴定、固态溶液的光栅常数根据固态溶液成分(溶质含量)而变化，因此其d值也根据成分而变化，因此必须编制固态溶液、光栅常数或d与其成分的关系曲线，然后按照其成分编制标准衍射卡，实现固态溶液的鉴定。 2 .晶面间隔的d值

14、比相对强度I/I1重要，在物质相鉴定中，至少d值必须与卡片上的相当一致，一般只在小数点以下第二位有分支，在此基础上看I/I1是否一致。a、3.0、物相定性分析应注意的问题。 (1)一般在分析试样之前，应尽量详细了解试样的来源、化学成分、工艺情况，仔细观察其外形、颜色等性质，为物相分析的检索提供线索。 (2)尽可能根据试料的各种性能，在行政许可的条件下分离为单一物质相进行衍射分析。 (3)由于试料为多物质相化合物，因此，为了尽量避免衍射线的重叠，应该提高粉末摄影图片和衍射计的极限分辨率。 (4)关于数据d的值，由于检索主要利用该数据，因此处理时的精度高，并且在检索时仅到小数点以下第二位出现偏差。

15、(5)之所以特别重视低角度区域的衍射实验数据，是因为在低角度区域，对应的d值大的晶面衍射，不同的晶差大，衍射线重叠的机会少。 (6)在进行多物质相混合试料的检查时，必须耐心细致地进行检索，努力使所有的数据都能合理地解释，但也有少数的衍射线不能解释的情况。 (7)在物质相定性分析过程中，尽可能与其他相分析结合，相互合作，相互证明。 四)、自动检索的概要、a、3.2、a、3.3、5.3物质相的量化分析、1 .确定量化分析的基本任务：混合物中各相的相对含量。 混合物中的各相的相对含量与各相的衍射线的相对强度有关，也就是说，相的含量越多，参与相的晶粒数越多，该衍射线的强度变强，但由于可以测定出衍射线的

16、强度是物质吸收后的强度，因此衍射线的强度也依赖于吸声系数l，有必要对衍射强度进行修正。 与1、量化分析的基本原理、1、量化分析的基本原理、(3)衍射线强度相关的要素有物质相的含量、吸声系数2个。 已知单相多晶体衍射强度的基本关系式是混合物中各相的相对含量反映在各相的衍射线强度的峰上，从强度式可以看出，只有吸声系数与某一相的含量j有关，其他各项与含量无关，只与各相的性质有关。 因此，由于式中的l以外的各积用常数Cj表示，所以具有j相的衍射线的强度Ij是与第j相的体积含量Cj强度式中的j相含量无关的积混合物的吸声系数、5.2、总结：物质相的量化分析基于定性分析，进一步分析某物质相或各物质相的含量。

17、 物质相分析的主要原理是，各相的衍射线的强度随着混合物中相对含量的增加而增强，各相的衍射线的强度又与各相的吸声系数有关，由此导出各相的衍射强度、质量分数(即该相的含量)和该相的吸声系数的关系式，用一系列的方法求出该相的质量分数。 注意： x射线物质相量化分析的基本关系式是基于粉末衍射推导出的，要求样品各相晶粒一盏茶小，混合均匀，无组织。 1 .外标准法(单线法、直接比较法)另外标定要测定的相的纯物质，与多相混合物中的测定对象相(j相)的衍射线强度比较，可以确定混合样品中的j相的相对含量。 (1)对于同素异性物质： l，相同，与Ij及其质量分数成比例的： Ij Cwj (C关系)，如果纯j相试样的某衍射线的强度为： (Ij )0，则为Ij/(Ij )0=wj，二，