第一篇：X射線衍射在材料分析中的應用

X射線衍射在材料分析中的應用

一、X射線的背景及衍射原理

1895年,倫琴首次發現X射線,隨后由布拉格父子發現X射線本質是波長很短的電磁波。

X射線衍射技術是利用X射線在晶體、非晶體中衍射與散射效應，進行物相的定性和定量分析、結構類型和不完整性分析的技術。

由于X射線衍射分析方法具有用量少、對樣品的非破壞性、大面積的平均性、對結構和缺陷的靈敏性等特性，使得X射線衍射分析方法的應用范圍不斷拓展，廣泛應用于物理學、化學、分子物理學、醫學、藥學、金屬學、材料學、高分子科學、工程技術學、地質學、礦物學等學科領域。本文僅討論X射線衍射在材料分析中的一些應用。

材料分析是通過對表征材料的物理性質或物理化學性質參數及其變化(稱為測量信號或特征信息)的檢測實現的。采用各種不同的測量信號(相應地具有與材料的不同特征關系)形成了各種不同的材料分析方法。

二、X射線衍射方法

在各種衍射實驗方法中 ,基本方法有單晶法、多晶法和雙晶法。

1.單晶衍射法

單晶X射線衍射分析的基本方法為勞埃法與周轉晶體法。

2.多晶衍射法

多晶X射線衍射方法包括照相法與衍射儀法。

三、理論依據

1.物相分析

⑴ X射線物相分析原理:任何結晶物質都有其特定的化學組成和結構參數(包括點陣類型、晶胞大小、晶胞中質點的數目及坐標等)。當x射線通過晶體時，產生特定的衍射圖形，對應一系列特定的面間距d和相對強度I／Il值。其中d與晶胞形狀及大小有關，I／I1與質點的種類及位置有關。所以，任何一種結晶物質的衍射數據d和I／I1是其晶體結構的必然反映。不同物相混在一起時,它們各自的衍射數據將同時出現，互不干擾地疊加在一起,因此,可根據各自的衍射數據來鑒定各種不同的物相。

⑵ 物相分析是指確定材料由哪些相組成和確定各組成相的含量。物相是決定或影響材料性能的重要因素,因而物相分析在材料、冶金、機械等行業中得到廣泛應用，物相分析有定性分析和定量分析兩種。

① 物相定性分析的目的是檢測固體樣品中的相組成,采用未知樣品衍射圖譜與標準圖譜比較的辦法。如果衍射圖譜相同即可確定為該物相。但如果樣品為多相混合試樣時,衍射線條譜多,譜線可能發生重疊,就需要根據強度分解組合衍射圖譜來確定。

判斷一個物相是否存在有三個條件。第一，標準卡片中出現的峰的位置,樣品譜中必須有相應的峰與之對應,即使3條強線對應得都非常好,但如果有另一條較強線位置沒有明顯出現衍射峰,也不能確定存在該相。第二,標準卡片的峰高強度比(即非最強衍射峰與最強衍射峰的峰高強度比)與樣品峰的峰高強度比要大致相同,但一般情況下,對于金屬塊狀樣品,由于擇優取向的存在,導致峰高強度比不一致,因此,峰高強度比僅可作參考。第三,檢索出來的物相包含的元素在樣品中必須存在。

② 物相定量分析就是確定物質樣品中各組成相的相含量。

2.介紹物相定量分析的計算方法

⑴ K值法,將剛玉(Al2O3)作為普適內標物。PDF卡片上附加有的RIR值, 即是K值，是按樣品質量與Al2O3(剛玉)按1∶1的質量分數混合后測量的樣品最強峰的積分強度除以(比)剛玉最強峰的積分強度,可寫為:

KAAl2O3IKA?AlO?A(1)K23IAl2O3稱為以剛玉為內標時A相的K值。

若一個樣品中同時存在A、B、C等相,可以選用A相作為標樣,通過PDF卡片查到每個相的RIR值,由此計算出以其中的A相為內標物時樣品中每相的K值,即:

K?AAAKAl2O3KAAl2O3=1

BKA?BKAl2O3AKAl2O3CKAl2O3(2)

KCA?KAAl2O3

??

⑵絕熱法：絕熱法由K值法簡化而來，如果一個系統中存在N個相，其中X相的質量分數為：

?X=

IXIiXKA?ii?AKAN

（3）

式中：A可以是被選定的樣品中的任意一相，i=A??，N表示樣品中有N個相。

四、樣品制備的原則

在粉晶衍射儀法中，樣品制作上的差異，對衍射結果影響很大。因此，通常要求樣品無擇優取向(晶粒不沿某一特定的晶向規則地排列)，而且在任何方向中都應有足夠數量的可供測量的結晶顆粒。

粉末粒度—般要求約1-5um，定量相分析約在0.1-2um,用手搓無顆粒感即可。用量一般約為1—2g，粉粒密度不同，用量稍有變化，以填滿樣品窗孔或凹槽為準。

裝填粉末樣品時用力不可太大，以免形成粉粒的定向排列。用平整光滑的玻璃板適當壓緊，然后將高出樣品板表面的多余粉末刮去，如此重復一兩次即可，使樣品表面平整。若使用窗式樣品板，則應先使窗式樣品板正面朝下，放置在一塊表面平滑的厚玻璃板上，然后再填粉、壓平。在取出樣品板時，應使樣品板沿所墊玻璃板的水平方向移動，而不能沿垂直方向拿起，否則，會因墊置的玻璃板與粉末樣品表面問的吸引力而使粉末剝落。測量時應使樣品表面對著入射x射線。

五、鋅鋁基鎂鉛合金塊狀固體為例進行物相分析

本實驗所用儀器是丹東方圓儀器有限公司DX-2500型X射線衍射儀,包含DWS-3型彎曲石墨晶體單色器,外加Dwlc-2循環水制冷裝置。本實驗所用試樣為鋅鋁基鎂鉛合金塊狀固體, 即已知金屬合金試樣中含有鋅、鋁、鎂、鉛4種元素,并且單質鋅、鋁相的質量分數均各為27%。

本實驗的測試條件為: CU靶材，Kα輻射,石墨晶體單色器開,管電壓35kV,管電流35mA,測角儀半徑185mm;采用θ-2θ聯動驅動方式,連續掃描方式,掃描速度0.06°/s ,采樣時間1s,掃描起始角10°,停止角度90°,X射線波長值1.54184nm,量程3000CPS。

1.物相定性分析

待鋅鋁基鎂鉛合金掃描完畢后,計算機將自動保存衍射結果,將衍射數據導入MDIJade5.0中,進行背景扣除后,即可對其進行物相分析,分析結果如圖1和圖 2所示。圖1是在MDIJade軟件中的物相分析結果。雖然圖1可以將金屬塊狀合金標準衍射峰的角度值(位置)和絕對強度值與實驗所測的進行對比,但并不能從圖中直接看出各個實驗所測的衍射峰分別代表什么物相。為此,結合圖1的分析結果,在其原始X 射線衍射譜上用數字標定出各個與標準衍射峰吻合的衍射峰,并用數字解釋每個峰分別代表什么物相(如圖2所示)。

圖1 MDI Jade 軟件中鋅鋁基鎂鉛合金的物相分析結果

圖2 Origin軟件中鋅鋁基鎂鉛合金的物相分析結果

圖2中,標準峰1代表MgZn2相,標準峰2代表Pb相,標準峰3代表Al 相,標準峰4代表Zn相。可見,MgZn2相、Pb相、Al相的標準衍射峰的角度值(位置)和絕對強度值與實驗所測的吻合得很好,只有2個強度很小的峰沒有與標準衍射峰對上,說明它們是在該金屬合金制備過程中混入的少量雜質所產生的未知相。Zn 相標準衍射峰的角度值(位置)與實驗所測的Zn相完全符合,但實驗所測Zn相衍射峰的峰高強度比與標準PDF卡片的Zn相不太一致這是由于該樣品是金屬塊狀樣品,存在擇優取向而導致的結果。在一般多晶體中,每個晶粒都有不同于鄰晶的結晶學取向,從整體看,所有晶粒的取向是任意分布的； 某些情況下,晶體的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向排列,這些特殊的取向排列就稱為擇優取向,或簡稱織構。擇優取向的存在是影響金屬塊狀樣品物相分析的主要因素之一。如果試樣中的晶粒具有定向排列,即存在擇優取向,則擇優取向晶面的衍射強度將異常增強。從圖2中也可以看出,在2θ=42.6左右時,Zn相衍射峰的衍射絕對強度異常增強,其峰高強度值達到了 1000以上。由此可以推斷出:①該金屬合金中的單質相含有單質 Zn 相、單質Al相和單質Pb相②該金屬合金中含有化合物MgZn2相③金屬 Mg 相和部分Zn相在該金屬合金樣品的制備過程中形成了化合物MgZn2相④該金屬合金中還含有少許雜質相⑤該金屬合金樣品檢索出來的物相與其已知元素組成完全相符⑥由于該金屬合金絕大部分物相都可以被檢索出來,因此,它們衍射峰的角度值(位置)和絕對強度值都與標準PDF 卡片上的衍射峰相符合,且雜質含量很少,說明該樣品制備得較好⑦由于金屬塊狀樣品存在擇優取向,導致Zn相衍射峰的峰高強度比與標準PDF卡片中 Zn相的峰高強度比不太一致。

2.物相定量分析

物相質量分數的計算,由式(3)可知，若樣品中含有4種物相,則各物相的質量分數為: ?AL?IALIMgZn2?IIPbIZn?ALKAL??AL???MgZn2ALPbZn?KAL?KALKALKAL?IPbIMgZn2?IIPbIZn???AL???MgZn2ALPbZn?KAL?KALKALKAL?IMgZn2MgZn2KAL(4)?Pb?PbKAL（5）

?MgZn?2IMgZn2?IIPbIZn???AL???MgZn2ALPbZn?KKKKALALAL??AL（6）

?Zn?IZnIMgZn2?IIPbIZn?ZnKAL??AL???MgZn2ALPbZn?KKKKALALAL??AL（7）

由式(4)-(7)看出,若想計算出各物相的質量分數,需要將每個物相的積分強度I值與相對K值分別計算出來。通過MDIJade計算出來的各物相的積分強度如表

1、表2所示,即IPb=2246,IAl=2415,IMgZn2=1981, IZn=4238。通過MDIJade 計算出的各個物相的K值如表3所示,即KAl=4.10,KZn=8.99,KMgZn2=3.43，KPb=29.37

表 1 金屬塊狀樣品峰的物相鑒定報告

表 2 金屬塊狀樣品峰搜索報告

表 3 鋅鋁基鎂鉛合金物相分析結果中各物相的相關參數與數據

由各相的K值以及式(2)可以計算出各個物相的相對K值: KALALKAL4.10KPb29.37KMgZn23.43MgZn2Pb?AL??1;KAL?AL??7.16;KAL???0.84AL4.104.104.10KKKKZn8.99?AL??2.19

4.10K;KZnAL將每個物相的積分強I值和相對K值代入到式(4)-(7)中,可得:ωAl=34.39%,ωPb=4.47%,ωMgZn2=33.58%,ωZn=27.56%,由此可知ωAl+ωPb + ωMgZn2+ωZn=100%。雖然金屬塊狀樣品4種物相的質量分數相加正好等于100%,但這并不意味著每種物相的質量分數就如此準確地等于上述數值。其原因有以下4 點。(1)金屬合金樣品中存在有少量雜質 , 雜質也會產生物相 ,只是具體產生什么物相不清楚,所以金屬合金樣品中4種物相的質量分數相加不會完全等于100 %。但由于雜質含量很少,所以金屬合金樣品中4種物相的質量分數相加的數值也會與100%很接近。(2)金屬合金樣品中Pb相的RIR值是進行背景扣除以后通過MDIJade5.0軟件中的“CalcMDI”功能計算出來的,該RIR值會有些偏高,實際的RIR值會比此數值小一些,且計算出來的都是2位數,從而導致了實驗誤差,使得計算出來的金屬合金樣品中4 種物相的質量分數與實際各物相所含的質量分數稍有偏差。(3)金屬合金樣品在制備過程中由于各種物相混合不均勻,導致實際金屬合金樣品中各物相的含量(即質量分數)與參考值偏離,從而造成衍射數據偏離,引起實驗誤差。(4)由于金屬塊狀樣品存在擇優取向,即金屬試樣中的某晶粒具有定向排列,則擇優取向晶面的衍射絕對強度將異常增強,從而對實驗數據造成誤差。由圖2以及計算出來的各物相質量分數可以作出以下推斷。

(1)實驗所測鋅鋁基鎂鉛合金樣品中每種物相的衍射峰的角度值(位置)和絕對強度值與標準衍射峰吻合得越多的,不一定說明該物相所含的質量分數就越大。MgZn2相與標準衍射峰吻合得最多,但其所含的質量分數并不是最大的,它比Al相所含的質量分數稍小。這是因為從圖1所觀察到的各物相衍射峰的角度值(位置)和絕對強度值與標準衍射峰相吻合的程度,只能定性地說明該金屬合金樣品是否含有所需物相,并不能通過兩者吻合的多少來定量判斷物相的質量分數。試樣中各個物相質量分數的數值是通過計算而得出,它與每種物相最強峰的積分強度和K值都有關系。對于一定的物相, K值是一常數,不能通過圖1觀察得到,標準衍射卡片中固有的或是通過MDIJade軟件計算出來的數值。

(2)由于已知金屬塊狀樣品單質Zn、Al相的質量分數均各為27% ,而通過物相質量分數的計算而得出的單質Zn相的質量分數為ωZn =27.56% ,單質Al相的質量分數為ωAl=34.39%,與已知金屬塊狀樣品單質 Zn、Al相的質量分數基本符合。說明該金屬塊狀樣品的物相質量分數計算結果可信程度較高。

六、X射線衍射在材料分析中的其他應用

1.點陣常數的精確測定

點陣常數是晶體物質的基本結構參數,測定點陣常數在研究固態相變、確定固溶體類型、測定固溶體溶解度曲線、測定熱膨脹系數等方面都得到了應用。點陣常數的測定是通過X射線衍射線的位置(θ)的測定而獲得的,通過測定衍射花樣中每一條衍射線的位置均可得出一個點陣常數值。

2.應力的測定

3.晶粒尺寸和點陣畸變的測定 4.單晶取向和多晶織構測定

七、X射線衍射在材料分析中的應用展望

隨著X射線衍射技術越來越先進,X射線衍射法的用途也越來越廣泛, 計算機的普遍使用讓各種測量儀器的功能變得強大,測試過程變得簡單快捷,但是,伴隨X射線衍射測量儀器的軟件缺陷越來越明顯,在各種分析過程中,軟件分析檢索的準確度都不盡人意。縱觀整個X射線衍射領域,可以看出儀器設備的精密化和多用途化是一個發展趨勢,然而測量儀器運行的軟件明顯落后于設備的發展,因此今后需要開發強大的分析軟件，以滿足科學者分析的需要。

第二篇：X射線衍射在材料分析測試中的應用

X射線衍射技術在材料分析測試中的應用

摘要：X 射線衍射分析技術是一種十分有效的材料分析方法, 在眾多領域的研究和生產中被廣泛應用。介紹了X 射線衍射的基本原理, 從物相鑒定、點陣參數測定、微觀應力測定等幾方面概述了X 射線衍射技術在材料分析中的應用進展。X射線基本原理

由于X 射線是波長在1000?~0.01?之間的一種電磁輻射, 常用的X 射線波長約在2.5?~ 0.5?之間, 與晶體中的原子間距(1?)數量級相同, 因此可以用晶體作為X 射線的天然衍射光柵, 這就使得用X射線衍射進行晶體結構分析成為可能。

當X射線沿某方向入射某一晶體的時候, 晶體中每個原子的核外電子產生的相干波彼此發生干涉.當每兩個相鄰波源在某一方向的光程差(Δ)等于波長λ的整數倍時, 它們的波峰與波峰將互相疊加而得到最大限度的加強, 這種波的加強叫做衍射, 相應的方向叫做衍射方向, 在衍射方向前進的波叫做衍射波。Δ= 0的衍射叫零級衍射, Δ = λ的衍射叫一級衍射, Δ = nλ的衍射叫n級衍射.n不同, 衍射方向也不同。

在晶體的點陣結構中, 具有周期性排列的原子或電子散射的次生X射線間相互干涉的結果, 決定了X射線在晶體中衍射的方向, 所以通過對衍射方向的測定, 可以得到晶體的點陣結構、晶胞大小和形狀等信息。

晶體結構= 點陣+ 結構基元, 點陣又包括直線點陣,平面點陣和空間點陣.空間點陣可以看成是互不平行的三組直線點陣的組合, 也可以看作是由互相平行且間距相等的一系列平面點陣所組成.勞厄和布拉格就是分別從這兩個角度出發, 研究衍射方向與晶胞參數之間的關系。倫琴發現X射線之后, 1912年德國物理學家勞厄首先根據X 射線的波長和晶體空間點陣的各共振體間距的量級, 理論預見到X 射線與晶體相遇會產生衍射現象, 并且他成功地驗證了這一預見, 并由此推出了著名的勞厄定律。2 X射線的應用.1 X射線衍射物相分析原理

與化學分析不同，X 射線衍射分析所能指示出的是“相”，而不僅限于元素。對X 光來說，晶體點陣是理想的衍射光柵，物質晶體結構上的差異導致形形色色的衍射花樣。沒有兩種結晶物質會給出完全相同的衍射花樣。如果將幾種物相混合攝照，所得衍射線條將是各個單獨物相衍射結果的簡單疊加。對每種單相物質都測定一個標準物質的圖樣，制成卡片，物相分析就變成了簡單的對照工作。同理，可對多相混合物或化合物逐一進行鑒定。

如今在硬質合金涂層的研究分析中，X 射線衍射物相分析已是常用的手段之一，與金相分析結合應用，充分發揮功效。硬質合金涂層的物相分析就是借助前人制作的上萬種標準衍射圖樣，根據物質的X 射線衍射花樣與物質內部晶體結構相關的特點，查對而快速判定涂覆物相組分，確定材料含有的相，以此達到調控優化工藝，獲取所需物相結構。

2.1 物相定性分析即固體由哪幾種物質構成

不同的多晶體物質的結構和組成元素各不相同, 它們的衍射花樣在線條數目、角度位置、強度上就呈現出差異, 衍射花樣與多晶體的結構和組成有關, 一種特定的物相具有自己獨特的一組衍射線條(即衍射譜), 反之不同的衍射譜代表著不同的物相.若多種物相混合成一個試樣, 則其衍射譜就是其中各個物相衍射譜疊加而成的復合衍射譜.因而, 我們可以通過測定試樣的復合衍射譜, 并對復合衍射譜進行分析分解, 從而確定試樣由哪幾種物質構成。

2.2 物相定量分析

物相定量分析的任務是用X 射線衍射技術, 準確測定混合物中各相的衍射強度, 從而求出多相物質中各相的含量.其理論基礎是物質參與衍射的體積或者重量與其所產生的衍射強度成正比, 因而, 可通過衍射強度的大小求出混合物中某相參與衍射的體積分數或者重量分數, 從而確定混合物中某相的含量.X射線衍射物相定量分析方法有: 內標法、外標法、絕熱法、增量法、無標樣法、基體沖洗法 和全譜擬合法等常規分析方法.內標法、絕熱法和增量法等都需要在待測樣品中加入參考標相并繪制工作曲線, 如果樣品含有的物相較多、譜線復雜, 再加入參考標相時會進一步增加譜線的重疊機會,從而給定量分析帶來困難;外標法雖然不需要在樣品中加入參考標相, 但需要用純的待測相物質制作工作曲線;基體沖洗法、無標樣法和全譜擬合法等分析方法不需要配制一系列內標標準物質和繪制標準工作曲線, 但需要復雜的數學計算, 如聯立方程法和最小二乘法等.總之, X射線衍射方法進行物相定量分析方法很多, 但是有些方法需要有純的物質作為標樣, 而有時候純的物質難以得到, 從而使得定量分析難以進行, 從這個意義上說, 無標樣定量相分析法具有較大的使用價值和推廣價值.2.3點陣參數的測定

點陣參數是物質的基本結構參數, 任何一種晶體物質在一定狀態下都有一定的點陣參數。測定點陣參數在研究固態相變、確定固溶體類型、測定固溶體溶解度曲線、測定熱膨脹系數等方面都得到了應用。點陣參數的測定是通過X 射線衍射線位置的測定而獲得的, 通過測定衍射花樣中每一條衍射線的位置均可得出一個點陣常數值。吳建鵬等 采用X 射線衍射技術測量了不同配比條件下Fe2 O3 和Cr2O3 的固溶體的點陣參數,根據Vegard 定律計算出固溶體中某相的固溶度,這種方法雖然存在一定的誤差, 但對于反映固溶度隨工藝參數的變化趨勢仍然是非常有效的。劉曉等通過衍射技術計算出了低碳鋼中馬氏體的點陣常數, 并建立了一個馬氏體點陣參數隨固溶碳量變化的新經驗方程, 他們根據試驗數據所獲得的回歸方程可成為鋼中相(過飽和)含碳量的實用的標定辦法(特別在低碳范圍)。

2.4 微觀應力的測定

微觀應力是指由于形變、相變、多相物質的膨脹等因素引起的存在于材料內各晶粒之間或晶粒之中的微區應力。當一束X 射線入射到具有微觀應力的樣品上時, 由于微觀區域應力取向不同, 各晶粒的晶面間距產生了不同的應變, 即在某些晶粒中晶面間距擴張, 而在另一些晶粒中晶面間距壓縮, 結果使其衍射線并不像宏觀內應力所影響的那樣單一地向某一方向位移, 而是在各方向上都平均地作了一些位移, 總的效應是導致衍射線漫散寬化。材料的微觀殘余應力是引起衍射線線形寬化的主要原因, 因此衍射線的半高寬即衍射線最大強度一半處的寬度是描述微觀殘余應力的基本參數。錢樺等 在利用X 射線衍射研究淬火65Mn 鋼回火殘余應力時發現: 半高寬的變化與回火時間、溫度密切相關。與硬度變化規律相似, 半高寬也是隨著回火時間的延長和回火溫度的升高呈現單調下降的趨勢。因此,X 射線衍射中半高寬-回火時間、溫度曲線可以用于回火過程中殘余應力消除情況的判定。

2.5 結晶度的測定

結晶度是影響材料性能的重要參數。在一些情況下, 物質結晶相和非晶相的衍射圖譜往往會重疊。結晶度的測定主要是根據結晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積的比, 在測定時必須把晶相、非晶相及背景不相干散射分離開來。基本公式為: X c = I c/(I c+ K I a)

式中: X c — 結晶度 I c —晶相散射強度 I a — 非晶相散射強度

K — 單位質量樣品中晶相與非晶相散射系數之比

目前主要的分峰法有幾何分峰法、函數分峰法等。范雄等采用X 射線衍射技術測定了高聚物聚丙烯(PP)的結晶度, 利用函數分峰法分離出非晶峰和各個結晶峰, 計算出了不同熱處理條件下聚丙烯的結晶度, 得出了聚丙烯結晶度與退火時間的規律。2.6晶體取向及織構的測定

晶體取向的測定又稱為單晶定向, 就是找出晶體樣品中晶體學取向與樣品外坐標系的位向關系。雖然可以用光學方法等物理方法確定單晶取向, 但X 衍射法不僅可以精確地單晶定向, 同時還能得到晶體內部微觀結構的信息。一般用勞埃法單晶定向, 其根據是底片上勞埃斑點轉換的極射赤面投影與樣品外坐標軸的極射赤面投影之間的位置關系。透射勞埃法只適用于厚度小且吸收系數小的樣品,背射勞埃法就無需特別制備樣品, 樣品厚度大小等也不受限制, 因而多用此方法。

多晶材料中晶粒取向沿一定方位偏聚的現象稱為織構, 常見的織構有絲織構和板織構兩種類型。為反映織構的概貌和確定織構指數, 有三種方法描述織構: 極圖、反極圖和三維取向函數, 這三種方法適用于不同的情況。對于絲織構, 要知道其極圖形式, 只要求出其絲軸指數即可, 照相法和衍射儀法是可用的方法。示, 且多用衍射儀進行測定。

2.7分析結果準確性依據

X射線熒光光譜無標樣分析軟件經常用于未知樣分析，其結果的準確性往往無法驗證。Speelratplus 軟件提供了一個分析結果的準確性判據：康普頓線比率和瑞利線比率，即通過樣品中各元素的濃度計算出理論康普頓線強度和瑞利線強度，再將這個理論強度與實測的強度進行比較，如果比率接近1，說明本次無標樣分析結果較可靠。如果理論強度與實測強度相差較大，對于康普頓線比率而言，比率大于1，說明樣品的平均原子序數偏小，即這次分析的基體偏輕；比率小于1，說明樣品的平均原子序數偏大，即基體偏重。考慮康普頓線對輕元素敏感，瑞利線對重元素敏感，因此，對于輕基體主要看康普頓線比率，對于重基體主要看瑞利線比率。一般比率在0.7~1.4 之間時，都認為該比率比較接近1。

2.8 由多晶材料得到類單晶衍射數據

確定一個晶態材料晶體結構最有力的手段是進行單晶X 射線衍射, 通常要求單晶的粒徑在0.1~1mm之間, 但是合乎單晶結構分析用的單晶有時難以獲得, 且所發現的新材料通常是先獲得多晶樣品, 因此, 僅僅依靠單晶衍射進行結構測定顯然不能適應新材料研究快速發展的狀況.為加速研究工作的進展,以及對復合材料和納米材料等的結構研究, 都只能在多晶材料下進行研究和測定其晶體結構, 因此, X射線粉末衍射法在表征物質的晶體結構, 提供結構信息方面具有極其重要的意義和實際應用價值。

近年來, 利用粉末衍射數據測定未知結構的方法獲得了很大的成功, 這種方法的關鍵在于正確地對粉末衍射圖譜進行分峰, 確定相應于每一個面指數(hkl)的衍射強度, 再利用單晶結構分析方法測定晶體結構.從復雜的氧化物到金屬化合物都可利用此方法測定晶體結構。

晶體結構測定還有一些經驗方法, 如同構型法、傅里葉差值法和嘗試法等。對于較為復雜的晶體結構, 人工嘗試往往受到主觀因素和計算量大的限制, 存在著可行的模型被忽略的可能性。目前計算機技術在材料相關系、晶體結構研究和新材料探索中的應用越來越廣泛, 其中計算機模擬法是對待測的晶體結構, 先給定一個隨機的模型, 根據設定的某一判據, 指導計算機沿正確的方向尋找結構中的原子位置, 以獲得初略結構, 繼而可采用差值傅里葉合成和立特沃爾德法修正結構。以衍射強度剩差最小為判據的蒙特卡洛(MonteCarlo)法、以體系能量最低為判據的能量最小法以及模擬退火法和分子動力學模擬法等都屬 于粉末衍射晶體結構測定的計算機模擬法。

2.9擇優取向分析

單晶體是各向異性的，多晶材料卻表現出各向同性，因為在多晶粒體中各晶粒為無規則取向，在各方向上的性能及是一種平均的表現。如果因為某些原因使得每個晶粒的取向趨于一致，我們稱此為擇優取向或織構。

在一般的X 射線衍射分析工作中，材料的擇優取向往往起著干擾作用，因為它使得所測衍射線的強度不準確。這方面最典型的例子為物相定量分析、應力測量等。因此，在進行這些分析之前辨明織構是很必要的。應當指出，織構的存在與否跟晶粒的外形可能完全無關，具有拉長或扎扁的晶粒的多晶體有時完全沒有織構，而具有等軸晶粒的多晶體卻并非總意味著取向是混亂的，因此，不能用金相法鑒定織構是否存在。測定硬質合金織構即擇優取向的方法主要有X 射線法、磁轉矩法、光學測角儀法等，其中以X 射線法較為有效。用X 射線衍射分析涂層材料的晶體結構時，應考慮涂層厚度對分析結果的影響，當基體與涂層中有相同的化學成分且涂層厚度在1～2 μm 以下時，應注意排除基體背底衍射峰的干擾。限于篇幅不作詳論。結論

綜上所述, X 射線衍射技術在材料分析領域有著十分廣泛的應用, 在無機材料、有機材料、鋼鐵冶金、納米材料等研究領域中發揮越來越重要的作用。通過X射線衍射分析, 可以測得試樣的結晶度、晶粒大小、點陣參數、試驗由哪幾種物質構成以及各物質的含量等, 可以對薄膜材料進行厚度、粗糙度等測定, 同時還可以由多晶材料得到類單晶衍射數據, 從而獲得試樣的晶體結構。X 射線衍射技術已經成為人們研究材料尤其是晶體材料最方便、最重要的手段。隨著技術手段的不斷創新和設備的不斷完善升級, X 射線衍射技術在材料分析領域必將擁有更廣闊的應用前景。

參考文獻

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第三篇：X射線衍射在材料分析當中的應用

X射線衍射在材料分析當中的應用

摘要：X射線衍射分析（X-ray diffraction，簡稱XRD），是利用晶體形成的X射線衍射，對物質進行內部原子在空間分布狀況的結構分析方法。將具有一定波長的X射線照射到結晶性物質上時，X射線因在結晶內遇到規則排列的原子或離子而發生散射，散射的X射線在某些方向上相位得到加強，從而顯示與結晶結構相對應的特有的衍射現象。X射線衍射方法具有不損傷樣品、無污染、快捷、測量精度高、能得到有關晶體完整性的大量信息等優點。本文主要介紹X射線衍射分析在材料科學中應用并以測量內應力為例對其進行具體分析。關鍵詞：材料分析，射線衍射，應用

1912年勞厄衍射實驗的成功,為X射線衍射分析的應用開辟了廣闊的前景。根據衍射花樣可以進行晶體和非晶體的結構測定,研究與結構和結構變化相關的各種問題。X射線衍射的應用已滲透到物理、化學、地質、天文、生命科學、材料科學、石油化工、金屬冶金、醫藥等行業 ,成為非常重要的近代物理分析方法。X 射線衍射分析在石油化工領域的應用包括未知物物相鑒定、催化研究、結晶性聚合物研究。

X射線衍射分析用于催化研究已經有五十余年的歷史，近年來由于X射線儀的新發展以及電子計算機技術的應用，使X射線衍射成為催化研究中不可缺少的分析手段。在催化研究中的應用包括催化劑的剖析、催化劑研制及應用過程中各階段物相組成變化、活性組分變化狀況等。從催化劑的剖析結果可以推斷催化劑載體和活性組分的類型。通過對催化劑研制過程中各階段的樣品分析, 幫助了解工藝條件變化對各物相組成的影響。應用過程中各階段物相組成變化、活性組分變化狀況等對于尋找改善催化劑的途徑，增加其活性與選擇性是十分重要的。

在催化劑的研究中,總要涉及催化劑的活性、穩定性、失活機理等問題,這些問題與催化劑的活性物相有關。催化劑的物相組成、晶粒大小等往往是決定其活性和選擇性的重要因素。

目前各衍射儀廠家都可配備各種附件裝置,包括高低溫衍射附件、原位樣品池,可以在高、低溫條件下模擬生產過程,測量出相變或反應動力學的各種信息,高溫加熱中樣品的晶體結構變化或各種物質相互熔解的變化,晶格常數漂移,熔融樣品析出晶相的識別等。

為了能確切測量在不同氣氛、溫度、壓力條件下催化劑等各種材料的結構組成變化,近年設計開發了原位技術。原位分析已在紅外等儀器上有了很大程度的發展。由于X射線強度被衍射儀附件的窗口強烈衰減,金屬被等窗口厚度 在微米數量級,不能承受較大壓力,附件只能在常壓或低壓下使用, 并且一些反應氣體腐蝕性較強,使原位技術在衍射儀上的應用受到限制。清華大學自行設計了“原位”X 射線衍射樣品池,用于催化劑的測試,研究催化劑體系的震蕩反應機理及活性物相。

衍射分析還用于X型、Y型、ZSM、SAPO等各種分子篩的硅鋁比、結晶度、晶胞參數測定,各類樣品的結構參數測定。

隨著X射線衍射技術越來越先進，X射線衍射法的用途也越來越廣泛，除了在無機晶體材料中的應用，已經在有機材料、鋼鐵冶金、以及納米材料的研究領域中發揮出巨大作用，并且還應用于瞬間動態過程的測量。計算機的普遍使用讓各種測量儀器的功能變得強大，測試過程變得簡單快捷，雙晶衍射、多重衍射也越來越完善。但是，隨之而來的軟件也缺陷越來越明顯，在各種分析過程中，軟件分析檢索的準確度都不盡人意。縱觀整個X射線衍射領域，可以看出儀器設備的精密化和多用途化是一個發展趨勢，然而各種設備運行的軟件明顯落后于設備的發展，所以今后迫切的需要是軟件系統的更新和完善。隨著各行業對金屬材料的需求不斷增長，在金屬材料分析領域必將擁有更廣闊的應用前景。

第四篇：X射線衍射在材料科學中的應用

X射線衍射在材料科學中的應用

姓名：王杰

班級：1129201

學號：1112920103

X射線衍射在材料科學中的應用

學號：1112920103 姓名：王杰

摘要： X射線衍射是人類用來研究物質微觀結構的第一種方法，并且x射線衍射的應用范圍非常廣泛, 現已滲透到物理、化學、地球科學、材料科學以及各種工程技術科學中, 成為一種重要的實驗方法和結構分析手段, 具有無損試樣的優點。本文將主要介紹x射線衍射及其在材料科學中的應用。

關鍵詞：x射線 材料科學 物相分析 應用

X射線是波長介于紫外線和γ射線之間的電磁輻射。X射線是一種波長很短的電磁輻射，其波長約為（20～0.06）×10-8厘米之間。由德國物理學家W.K.倫琴于1895年發現，故又稱倫琴射線。倫琴射線具有很高的穿透本領，能透過許多對可見光不透明的物質，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發生可見的熒光，使照相底片感光以及空氣電離等效應。而我們對x射線了解最多的無疑是x射線的衍射了，1912年勞埃等人根據理論預見，并用實驗證實了X射線與晶體相遇時能發生衍射現象，證明了X射線具有電磁波的性質，成為X射線衍射學的第一個里程碑。

當一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規則排列成的晶胞組成，這些規則排列的原子間距離與入射X射線波長有X射線衍射分析相同數量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結構密切相關，這就是X射線衍射的基本原理。還有在x射線衍射方面最為重要的一個定理即布拉格定理，2d sinθ=nλ。這個公式的得出直接推動了x射線的發展，引起了人們對它的關注。時至今日，x射線衍射的應用范圍已非常廣泛, 滲透到物理、化學、地球科學、材料科學以及各種工程技術科學中, 成為一種重要的實驗方法和結構分析手段, 具有無損試樣的優點，它的應用包括物相分析、精密測量晶體點陣參數、宏觀應力的測定等。

物質結構的分析盡管可以采用中子衍射、電子衍射、紅外光譜、穆斯堡爾譜等方法，但是 X 射線衍射是最有效的、應用最廣泛的手段, 而且X射線衍射是人類用來研究物質微觀結構的第一種方法。

關于材料科學方面，x射線的應用相當廣泛，我們都知道在研究材料時，其內部微觀結構占用很大部分，晶體結構的點陣常數、微觀結構、晶粒取向等等的研究都十分重要。所以在研究這些的時候方法的選擇也變得尤為重要，由于x射線衍射具有無損和結構分析的優點，故它在材料科學的研究中占有相當的地位。接下來就具體介紹一下它的應用。

1、物相分析

物相分析是X射線衍射在材料中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標準物相的衍射數據相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。

物相定量分析的任務是用X射線衍射技術，準確測定混合物中各相的衍射強度，從而求出多相物質中各相的含量。其理論基礎是物質參與衍射的體積或者重量與其所產生的衍射強度成正比，因而，可通過衍射強度的大小求出混合物中某相參與衍射的體積分數或者重量分數，從而確定混合物中某相的含量。X射線衍射物相定量分析方法有：內標法、外標法、絕熱法、增量法、無標樣法、基體沖洗法和全譜擬合法等常規分析方法。內標法、絕熱法和增量法等都需要在待測樣品中加入參考標相并繪制工作曲線，如果樣品含有的物相較多、譜線復雜，再加入參考標相時會進一步增加譜線的重疊機會，從而給定量分析帶來困難；外標法雖然不需要在樣品中加入參考標相，但需要用純的待測相物質制作工作曲線；基體沖洗法、無標樣法和全譜擬合法等分析方法不需要配制一系列內標標準物質和繪制標準工作曲線，但需要復雜的數學計算，如聯立方程法和最小二乘法等，總之，X射線衍射方法進行物相定量分析方法很多，但是有些方法需要有純的物質作為標樣，而有時候純的物質難以得到，從而使得定量分析難以進行，從這個意義上說，無標樣定量相分析法具有較大的使用價值和推廣價值。

故此可以看出在研究材料時，應用物相分析無疑是最有效的方法，研究一個物質的組成及比例情況，就只需對其進行x射線衍射便可以很快得出結論。

2、宏觀應力的測定

在材料部件宏觀尺度范圍內存在的內應力分布在它的各個部分，相互間保持平衡，這種內應力稱為宏觀應力，宏觀應力的存在使部件內部的晶面間距發生改變，所以可以借助X射線衍射方法來測定材料部件中的應力。按照布拉格定律可知，在一定波長輻射發生衍射的條件下，晶面間距的變化導致衍射角的變化，測定衍射角的變化即可算出宏觀應變，因而可進一步計算得到應力大小。總之，X射線衍射測定應力的原理是以測量衍射線位移作為原始數據, 所測得的結果實際上是應變，而應力則是通過虎克定律由應變計算得到。

借助X射線衍射方法來測定試樣中宏觀應力具有以下優點：不用破壞試樣即可測量；可以測量試樣上小面積和極薄層內的宏觀應力，如果與剝層方法相結合，還可測量宏觀應力在不同深度上的梯度變化；測量結果可靠性高等。

由于我是材料學院的學生，所以對此有些了解，我們平常在對一種材料進行分析的時候，它所能承受的最大應力是研究的關鍵所在，只有對此有了研究，才可以繼續研究它的其他方面。所以x射線的研究也變得尤為重要了。

3、晶體點陣參數的測定

點陣參數是晶態材料的重要物理參數之一，精確測定點陣參數有助于研究該物質的鍵合能和鍵強，計算理論密度、各向異性熱膨脹系數和壓縮系數、固溶體的組分和固溶度、宏觀殘余應力大小，確定相溶解度曲線和相圖的相界，研究相變過程，分析材料點陣參數與各種物理性能的關系等，確定點陣參數的主要方法是多晶X射線衍射法。X射線衍射法測定點陣參數是利用精確測得的晶體衍射線峰位2H角數據，然后根據布拉格定律和點陣參數與晶面間距d值之間的關系式計算點陣參數的值。常用于相圖的固態溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數的變化；當達到溶解限后，溶質的繼續增加引起新相的析出，不再引起點陣常數的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數的精密測定可得到單位晶胞原子數，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數等有用的物理常數。

4、結晶度的測定

結晶度定義為結晶部分重量與總的試樣重量之比的百分數。現在非晶態合金應用非常廣泛，如軟磁材料等，而結晶度直接影響材料的性能，因此結晶度的測定就顯得尤為重要了。測定結晶度的方法很多，但不論哪種方法都是根據結晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。

X射線分析由于設備和技術的普及已逐步變成金屬研究和材料測試的常規方法。早期多用照相法，這種方法費時較長，強度測量的精確度低。50年代初問世的計數器衍射儀法具有快速、強度測量準確，并可配備計算機控制等優點，已經得到廣泛的應用。但使用單色器的照相法在微量樣品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。從70年代以來，隨著高強度X射線源（包括超高強度的旋轉陽極X射線發生器、電子同步加速輻射,高壓脈沖X射線源）和高靈敏度探測器的出現以及電子計算機分析的應用，使金屬 X射線學獲得新的推動力。這些新技術的結合，不僅大大加快分析速度，提高精度，而且可以進行瞬時的動態觀察以及對更為微弱或精細效應的研究。

X射線粉末衍射技術發展到今天，已經滲透到包括物理、化學、天文、生命科學和材料科學等各個研究領域中，成為非常重要的近代物理學分析方法。通過X射線衍射分析，可以測得試樣的結晶度、晶粒大小、點陣參數、試驗由哪幾種物質構成以及各物質的含量等，可以對薄膜材料進行厚度、粗糙度等測定，同時還可以由多晶材料得到類單晶衍射數據，從而獲得試樣的晶體結構。

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第五篇：X射線衍射在礦物學中的應用

X射線衍射在礦物學中的應用

摘要：X射線衍射是測定物質結構的主要分析手段, 廣泛應用于物理學、化學、醫藥學、金屬學、材料學、工程技術學、地質學和礦物學。文章綜述了粉晶X射線衍射法在礦物學與晶體學領域中的應用。隨著測量技術的發展, 粉晶X射線衍射在礦物結晶過程中的研究、礦物表面研究、礦物定量相分析和礦物晶體結構測定方面均有新的發展。

關鍵詞：X射線衍射，礦物學，晶體學

1912年勞埃等人根據理論預見，并用實驗證實了X射線與晶體相遇時能發生衍射現象，證明了X射線具有電磁波的性質，成為X射線衍射學的第一個里程碑。1913年英國物理學家布拉格父子在勞厄發現的基礎上,不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構,并提出了作為晶體衍射基礎的著名的布拉格方程。.布拉格父子開拓了X 射線晶體結構分析這門新興學科,從簡單的無機化合物和礦物,逐漸發展到有機化合物和生物大分子[1]。

礦物絕大部分是結晶質。對礦物成分、結構和性質的研究是礦物學和晶體學的重要研究內容。X射線衍射分析方法簡單、分析成本低、對樣品無損、數據穩定、權威性高、分析速度快、分析范圍廣,已發展成為一項普遍開展的常規分析項目,廣泛應用于結晶樣品的物相定性、定量分析和結晶度測定以及晶胞參數測定等方面,在晶體學和礦物學研究中被廣泛應用[2]。本文簡單介紹一下X射線衍射技術在礦物學和晶體學中的應用和發展。礦物定性、定量分析

礦物的X射線定性相分析指的是用粉晶X射線衍射數據對樣品中存在的礦物相進行鑒別。其物相分析的理論依據是因為晶體的X射線衍射圖像實質上是晶體微觀結構的一種精細復雜的變換, 每種晶體的結構與其X射線衍射圖之間都有著一一對應的關系,其特征X射線衍射圖譜不會因為它種物質混聚在一起而產生變化。礦物學中的研究經常需要鑒定礦物的組成,特別是混合礦物中含量較少的礦物組分,因此礦物定性分析是粉晶X射線衍射在礦物學研究中的最主要應用。此外,由于天然礦物成因、成分復雜,同族礦物的不同礦物種以及同種礦物的不同變體往往很難用其他方法區分,粉晶X射線衍射便成為最有效的分析方法。礦物粉晶X射線衍射數據庫的不斷豐富以及計算機檢索技術的發展,使礦物的X射線定性相分析更加便捷,而大功率X射線源的出現則使微量礦物的發現與鑒定成為可能。很多粉晶X射線定量相分析方法,如直接分析法、內標法、基體清洗法(K值法)、增量法(沖稀法)、無標樣法等,都已被應用于礦物的定量相分析中,但由于礦物標樣難以獲得以及對樣品和實驗要求高等原因,相對于定性相分析,礦礦物的粉晶X射線定量相分析應用較少。最近的應用多集中于巖石和土壤中的粘土礦物定量分析方面[3],但由于粘土礦物成分、結構易變,擇優取向明顯,分析結果誤差較大。礦物定性、定量分析的大體過程是：制備各種標準單相物質的衍射花樣并使之規范化,將待分析物質的衍射花樣與之對照,從而確定物質的組成相, 就成為物相定性分析的基本方法。鑒定出各個相后,根據各相花樣的強度正比于各組分存在的量(需要做吸收校正者除外),就可對各種組分進行定量分析。礦物類質同像替代研究

類質同像是礦物中極為普遍的現象,也是引起礦物化學成分變化的主要原因類質同像還與礦物形成溫度、壓力等外界條件有關。如閃鋅礦中鐵含量的變化, 反映了礦物形成溫度的變化。因此研究礦物的類質同像對了解元素賦存狀態以及礦物的生成條件等有重要意義。類質同像的實質就是礦物中不同成分的相互替代。原子半徑不同的成分替代往往會使礦物的晶胞參數發生微小的變化。利用粉晶衍射數據精確測定晶胞參數以及測量某些有特征意義的d值是研究類質同像的通用方法。Rietveld結構精修對于類質同像中原子的占位研究也有及其重要的作用[4]。

3礦物晶體結構測定

通常情況下,礦物晶體結構主要是用X射線單晶衍射方法測定。然而由于自然條件下的晶體的不完整性,例如孿生、缺陷等的存在,以及一些礦物結晶細小, 有時難以獲得尺寸和質量滿足單晶結構分析需要的礦物單晶體,此時需要運用粉晶X射線衍射法進行結構測定或精修。由于目前新發現的新礦物大多量少,且多為粉晶,因此粉晶X射線衍射成為新礦物結構測定的重要手段。礦物相轉變研究

礦物相轉變包括化學組成不變僅晶體結構發生改變(即同質多相轉變)和成分與結構均發生改變兩種類型。礦物相轉變可用粉晶X射線衍射方法研究。如Sheng等提出以蝸牛殼中文石向方解石轉變的地層界線來進行地層對比,為第四紀地層對比提供了一個新思路。而粉晶X射線衍射已成為研究粘土礦物相轉變的最重要手段。近年來發展的出射束斑僅為300μm的微光源和二維位敏探測器使得用粉晶X射線衍射研究α-石英向柯石英的轉變成為可能,這種研究可為解釋板塊的折返過程提供理論支持[5]。而同步輻射光源因其高亮度、束斑大小可調、射線波長可按需選擇等更是受到科學家們的青睞。

5礦物結晶過程研究(原位實驗)

掠入射X射線衍射方法的提出和強X射線光源的出現使得對礦物結晶過程的研究成為可能。近年來,眾多學者已利用掠入射粉晶X射線衍射方法對固-液界面進行了研究。2006年DeMarco等[6]利用波長為1.000埃的同步輻射X射線、以0.6o掠入射于黃鐵礦的表面, 研究了黃鐵礦電極在電介質溶液中的原位氧化過程, 其文中給出的黃鐵礦電極在pH值為10.5的0.1M NaCl和0.01MNaHCO3溶液中氧化了20、40和100分鐘后所得到的原位X射線衍射圖上,出現了除黃鐵礦以外的數條衍射線,推斷在電極表面出現了FeSO4, Fe(OH)SO4·2H2O和Fe(OH)2等物相。結晶過程是一個動態過程,高亮度的XRD光源和高靈敏度、高效率的二維探測器是獲得高質量衍射數據的保證。

6幾種新的X射線衍射技術 時間分辨X 射線衍射：時間分辨動態研究一個物理、化學或生物過程的重要性是不言而喻的,已經發展了許多種在秒、毫秒、甚至微秒量級的實驗方法, 但是這些方法對電子轉移、生化反應中間態等研究還是不夠快的,需要有皮秒(ps =10-12s),甚至飛秒(fs =10-15s)分辨的實驗技術,近年提出的泵-探針法可以達到這一要求。所謂泵-探針法[7] ,是首先用一個強而短的(如200fs)激光脈沖打擊試樣, 在試樣中激發反應,激光起了泵的作用。接下來, 在一定的時間間隔(如1ps)后用一個強而短的X 射線脈沖打擊試樣,得到變化了的試樣衍射X 射線,解此X 射線譜即可得X 射線脈沖打擊試樣時的試樣結構,X 射線脈沖起了探針的作用。在不同的時間間隔后發射X 射線脈沖,就可得到反應進行中不同時間的結構。但是,反應不同時間的測量不是連續進行的,在作不同反應時間的測量前都需要重新激發。

共振X 射線衍射：在通常X 射線衍射中,入射X 射線波長并不靠近試樣中所含某一原子的吸收邊,此時存在Friedel 定律,若使入射X 射線波長靠近試樣中所含某一原子的吸收邊,此時此原子對入射X 射線發生共振吸收,出現異常散射,使原子散射因子f 發生變化,因而Friedel 定律不再遵守,此時的衍射稱共振X 射線衍射。此時的原子散射因子與通常的不同, 需要進行修正。用X 射線衍射測定結構時,難以分辨那些f 相近的相鄰元素,依賴異常散射,可使它們的f 變得不同,因而可以加以辨別。

微結構的深度分析：由于X 射線具有強大的透射能力,從來都認為X 射線衍射是作塊體分析的。近年隨著薄膜材料的廣泛應用,發展了表面和薄膜衍射。表面結構和塊體內部結構是不同的, 但不是突變的,其間存在著過渡區,如何來分析這過渡區中逐步變化的結構呢? 利用做表面衍射的掠入射方法,改變掠射角可以改變射線的透入深度,此方法可探測的深度約為幾個μm ,不能更深。

能量色散多晶體衍射[8]：所謂能量色散多晶體衍射是以白色(包含各種波長的)X 射線作為入射線,入射光束、試樣和探測器的位置均固定不動。此時,θ角是不變的。具有不同d值的平面點陣族都可以在入射線中找到能符合布拉格方程的某個波長的X 射線使其(在相同的θ方向)發生衍射,各衍射同時進入探測器。探測器需有能量分辨能力,一般用固體探測器。此種方法的一個特點是儀器構造簡單,不需掃描,故是一種快速的實驗方法,常用于時間分辨實驗。

結語

應用X射線衍射測量技術進行礦物物相定性分析和定量分析是目前X衍射儀的主要工作, 雖然X衍射定量分析只能稱為半定量的方法,而且局限性較大, 但不斷發展的新的X射線衍射技術肯定會不斷滿足礦物學和晶體學的需求。

參考文獻：

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