实验2_X射线衍射粉末法多物相定性分析

第一篇：实验2_X射线衍射粉末法多物相定性分析

实验二

X射线衍射定性相分析

一、实验目的与任务

根据衍射图谱或数据，学会物相定性鉴定方法。

二、物相定性分析原理

晶体对X射线的衍射效应是取决于它的晶体结构，不同种类的晶体将给出不同的衍射花样。假如一个样品内包含了几种不同的物相，则各个物相仍然保持各自特征的衍射花样不变。而整个样品的衍射花样则相当于它们的迭合。除非两物相衍射线刚好重迭在一起，二者一般之间不会产生干扰。这就为我们鉴别这些混合物样品中和各个物相提供了可能。关键是如何将这几套衍射线分开。这也是多相分析的难点所在。

三、实验仪器设备

岛津XRD-6000 X射线粉末衍射仪，实验样品，衍射图谱，MDI JADE 5.0(带PDF2004)。

四、多相混合分析方法

多相混合物的衍射图谱鉴定较困难，根据混合物相的具体情况分别对待，将不同物相的衍射线分开，以便较快而准确分析鉴定。

（1）多相分析中若混合物是已知的，无非是通过X射线衍射分析方法进行验证。在实际工作中也能经常遇到这种情况。

（2）若多相混合物是未知且含量相近。则可从每个物相的3条强线考虑：

a.从样品的衍射花样中选择5相对强度最大的线来，显然，在这五条线中至少有三条是肯定属于同一个物相的。因此，若在此五条线中取三条进行组合，则共可得出十组不同的组合。其中至少有一组，其三条线都是属于同一个物相的。当逐组地将每一组数据与哈氏索引中前3条线的数据进行对比，其中必可有一组数据与索引中的某一组数据基本相符。初步确定物相A。

b.找到物相A的相应衍射数据表，如果鉴定无误，则表中所列的数据必定可为实验数据所包含。至此，便已经鉴定出了一个物相。

c.将这部分能核对上的数据，也就是属于第一个物相的数据，从整个实验数据中扣除。d.对所剩下的数据中再找出3条相对强度较强的线，用哈氏索引进比较，找到相对应的物相B，并将剩余的衍射线与物相B的衍射数据进行对比，以最后确定物相B。假若样品是三相混合物，那么，开始时应选出七条最强线，并在此七条线中取三条进行组合，则在其中总会存在有这样一组数据，它的三条线都是属于同一物相的。对该物相作出鉴定之后，把属

于该物相的数据从整个实验数据中除开，其后的工作便变成为一个鉴定两相混合物的工作了。

假如样品是更多相的混合物时，鉴定方法的原理仍然不变，只是在最初需要选取更多的线以供进行组合之用。

五、注意事项

对于多晶混合物衍射图谱分析鉴定时应注意：

（1）低角度线的数据比高角度线的数据重要。这是因为，对于不同晶体来说，低角度线的d值相一致重叠的机会很少，而对于高角度线（即d值小的线），不同晶体间相互重叠机会增多，当使用波长较长的X射线时，将会使得一些d值较小的线不再出现，但低角度线总是存在。样品过细或结晶较差的，会导致高角度线的缺失，所以在对比衍射数据时，应较多地注重低角度线，即d 值大的线。

（2）强线比弱线重要，特别要重视d值大的强线。这是因为强线稳定也较易测得精确；而弱线强度低而不易察觉，判断准确位置也困难，有时还容易缺失。

（3）应重视物相的特征线。物相的特征线即不与其它物相重叠的固有衍射线，在衍射图谱中，这种特征线的出现就标志着混合物中存在着某种物相。有些结构相似的物相，以及许多多型晶体，它们的粉晶衍射数据相互间往往大同小异，只有当某几根线同时存在时，才能肯定它是某个物相。这些线就是所谓的特征线。对于这些物相的鉴定，必须充分重视特征线。

六、实验报告

通过查找与对照JCPDS卡片，每人独立完成2种多晶混合物相鉴定。

第二篇：粉末X射线衍射法定性分析一种未知催化剂中晶体化合物

粉末X射线衍射法定性分析一种未知催化剂中晶体化合物

摘要：催化剂研制、放大及工业应用须对其进行精确分析表征。采用粉末X射线衍射法(XRPD)定性分析了一种未知催化剂中的晶体化合物,其中晶体鉴定结果为:γ-AlO(OH)、γ-Al2O3(量少)及ZSM-23,分析数据能够满足催化剂研究开发及工业应用对XRPD分析表征数据的要求。元素测定结果证明未知催化剂还含有铂族金属。实验结果表明,本法对未知催化剂分析表征的适应性很好,因而具有一定推广应用价值。

关键词：γ-AlO(OH)γ-Al2O3 ZSM-23 晶体定性分析 铂族金属 催化剂 粉末X射线衍射法 1 引 言

本文研究的未知催化剂主要应用于石油炼制工程的润滑油异构脱蜡和柴油异构降凝等正构烷烃异构化工艺过程。目前,关于催化剂研制方法及其工 业应用的专利、文献很多,但有关含γ-AlO(OH)及ZSM-23等化合物和高分散铂族金属单质的催化剂的XRPD分析表征,未见文献报道[1]。X射线粉末衍射是表征固体材料结构的最重要工具之 一[2]。X射线晶体结构分析已成为研究原子或离子 在晶体点阵中结合、鉴定晶体化合物空间结构的可 靠方法[3]。Debye-Scherrer粉末X射线衍射法在固体催化剂研制、工业放大及应用领域有很大的应用价值,可以解决由不同单质或化合物组成的高分散复相催化剂复杂混合物中晶体的鉴定问题。通常是对测得的未知催化剂粉末衍射数据与ICDD结晶态化合物粉末衍射数据库等标准数据进行核对以鉴定未知晶体。本文采用XRPD对一种未知催化剂中的晶体进行了定性分析,并应用X射线荧光光谱 法(XRF)测定了其中高分散铂族金属组分及其含量。实验结果表明,XRPD是一种鉴定未知催化剂中晶体的准确方法。2 实验部分 仪器、试剂及样品

日本理学D/max-2500/PC X射线衍射仪,美国MDI Jade 6.5 X射线粉末衍射数据处理系统;化学纯盐酸(配制成5~10%稀盐酸备用);γ-Al2O3载体(国产);样品为一种进口未知催化剂。实验原理及方法

当X射线波长λ与晶体晶面间距d值大致相当[4]时就可以产生衍射。用铜转靶的特征X射线 以不同掠射角度θ连续扫描未知催化剂样品粉末平面,衍射符合Bragg公式: 2d sinθ=λ的晶体,某些特定晶面反射的X射线信号增强。收集并记录相 同角度采样间隔内不同掠射角度θ连续扫描获得的一级衍射脉冲信号强度I值(反射线与入射线延长 线之间的夹角为2θ,X射线探测器接收反射线脉冲信号)。所获得的样品衍射花样可揭示晶体中原子排列的晶格结构特征[5]。单质或化合物结晶态物相可依据衍射花样鉴定。晶体的系列d值是晶体的定 性依据;而其系列I值或某特定衍射峰(包括经化学 计量学分峰处理所得的晶体衍射峰)的I值是晶体的相定量依据。化学家已将大量的无机及有机晶体 化合物的粉末衍射数据制成了粉末衍射标准数据 库。实际分析应用时,一般只需将未知催化剂样品粉末衍射数据与ICDD粉末衍射数据库中的标准数据进行核对,就可以准确鉴定其中的晶体。在实验室环境下,将未知催化剂样品研磨至粒度合格后(晶体粒径小于1μm),制片并装调样品, 按下述仪器工作条件测定。用后的研钵用稀盐酸浸 泡洗净。仪器工作条件

2θ初始角度2.000°,结束角度90.000°;θ/2θ联 动,采样间隔0.010°,连续扫描速度0.500°/min;广 角;铜转靶(X射线波长Kα:0.1541841nm),35kV, 50mA;标准样品夹;NaI闪烁计数X射线探测器;铜转靶用石墨单色器;入射狭缝2°,入射高度限制 狭缝1.2mm,散射狭缝1°,接收狭缝0.6mm,单色器 接收狭缝未使用。3 结果与讨论 仪器工作条件的选择

根据未知催化剂中各种晶体衍射信号分析的难易程度,在晶体衍射信号信噪比(S/N)能充分满足定性分析要求的前提下,选择了上述仪器工作条件。晶体鉴定

按上述制样方法及选定的仪器工作条件测定了未知催化剂样品,其粉末衍射花样见图1。采用MDIJade6.5粉末衍射数据系统处理催化剂样品粉末衍射数据。

在未扣除背底信号的情况下,首先采用Savitz-ky-Golay滤波(抛物滤波)对衍射花样进行9点平滑,然后对所有衍射峰进行计算机Search/Match标准粉末衍射数据处理。计算机通常给出数十个晶体检索粉末衍射结果,因此须人工对未知催化剂衍射花样中晶体衍射峰位置和强度与计算机检索结果中相似组分的粉末衍射标准数值进行比较,准确得出晶体鉴定结果。

未知催化剂样品粉末在2θ值分别为14.485°、28.181°、38.336°、48.929°等角度有较强的4个宽化 衍射峰。检索ICDD粉末衍射数据库(PDF),发现 这4个峰与勃姆石γ-AlO(OH)(PDF#21-1307, Bohmite,syn,主成分)相似,而其他晶体衍射强峰与 ZSM-23(PDF#43-0582,主成分)粉末衍射标准 数据摸拟中的衍射峰相匹配。

已知Al2O3有几十种晶型。分析图1中2θ值 约46°及67°局部衍射花样两个较弱衍射峰,与 Al2O3所有晶体的粉末衍射标准数据进行核对,并 与催化剂制备中常用的γ-Al2O3载体的样品粉末 衍射花样比较,发现其为γ-Al2O3载体2个宽化特征衍射峰,但含量较少。γ-AlO(OH)也有多种晶型。将未知催化剂衍 射花样与标准粉末衍射花样进行对比,催化剂衍射 花样与γ-AlO(OH)(PDF#21-1307)峰位置及峰 强度数值完全相同,表明鉴定结果是准确的。中孔 沸石ZSM-23孔口属十元环体系,其X射线粉末 衍射8强线数据与ZSM-23(PDF#43-0582)标 准粉末衍射数据一致,证明ZSM-23鉴定结果也是准确的。

Al2O3相变过程已广泛应用于催化剂载体制备,已知相变过程为:γ-AlO(OH)→γ-Al2O3或η-Al2O3(立方密堆积尖晶石)→δ-Al2O3或θ-Al2O3→α-Al2O3(六方密堆积)[6,7]。

XRF元素分析结果表明,未知催化剂还含有铂 族金属,其总含量小于0.5%;但在其样品衍射花样 中并无金属晶体衍射峰,这表明铂族金属呈高分散 状态。方法适用范围

实际应用表明,这种衍射分析技术对国内外相同石油炼制工艺过程应用的不同催化剂都可以进行分析表征。本法也适用于含ZSM-22/ZSM-23复合分子筛、γ-Al2O3及铂族金属等单质或化合物催化剂中晶体的鉴定。4 结 论

采用XRPD定性分析了一种未知催化剂中晶体化合物。在不包括仪器开机后抽真空、X射线发生器稳定和关机操作及制样和装调样品耗时的情况下,样品单次测定时间约为181min(其中人工采用 计算机粉末衍射数据库软件处理样品粉末衍射数据 耗时约为5min)。未知催化剂中晶体化合物鉴定结果为:γ-AlO(OH)、γ-Al2O3(量少)及ZSM-23。XRPD鉴定结果能够满足其研(仿)制、工业放大及 应用对XRPD分析表征数据的要求。实际应用情况表明,本法对未知催化剂分析表征的适应性较好,有一定的推广应用价值。

第三篇：X射线衍射的定量物相分析

摘要

X射线在晶体中的衍射，实质上是大量原子散射波互相干涉的结果。每种晶体所产生的衍射花样都是其内部原子分布规律的反映。研究X射线衍射，可归结为衍射方向和衍射强度两方面问题。衍射方向由晶胞大小、晶胞类型和位向等因素决定，衍射强度主要与原子类型及其在晶胞中位置有关。本文简单介绍了X射线衍射物相定量分析的基本原理以及几种典型的分析方法，即直接对比法、内标法和外标法。

0、引言

X射线衍射物相定量分析已被广泛应用于材料科学与工程的研究中。X射线衍射物相定量分析有内标法、外标法、绝热法、增量法、无标样法、基本冲洗法和全谱拟合法等常规分析方法。内标法、绝热法和增量法都需要在待测样品中加入参考标相并绘制工作曲线，如果样品含有物相较多，谱线较复杂，再加入参考标相会进一步增加谱线的重叠机会，给定量分析带来困难。无标样法、基本冲洗法和全谱拟合法等分析方法，虽然不需要配制一系列内标标准物质和绘制标准工作曲线，但需要烦琐的数学计算，其实际应用也受到了一定限制。外标法虽然不需要在样品中加入参考标相，但需要用纯的待测物质制作工作曲线，这在实际应用中也是极为不便的。

1、X射线定量物相分析的基本原理

物相分析与化学分析方法不同，化学分析仅仅是获得物质中的元素组分，物相分析则是得到这些元素所构成的物相，而且物相分析还是区分相同物质同素异构体的有效方法。X射线定量物相分析，是在已知物相类别的情况下，通过测量这些物相的积分衍射强度，来测算它们的各自含量。多相材料中某相的含量越多，则它的衍射强度就越高。但由于衍射强度还受其它因素的影响，在利用衍射强度计算物相含量时必须进行适当修正。

定量分析的依据，是物质中各相的衍射强度。设试样是由 n 个相组成的混合物，则其中第 j 相的衍射相对强度可表示为

式中(2μl)-1 对称衍射即入射角等于反射角时的吸收因子，μl 试样平均线吸收系数，V 试样被照射体积，Vc 晶胞体积，P 多重因子，｜F｜

2结构因子，Lp 角因子，e-2M 温度因子。

由于材料中各相的线吸收系数不同，因此当某相 j 的含量改变时，平均线吸收系数μ

l 也随之改变。若第 j 相的体积分数为 fj，并假定试样被照射体积 V 为单位体积，则 j 相被照射的体积为

Vj = V fj = fj

当混合物中j相的含量改变时，强度公式中除fj 及μl 外，其余各项均为常数，它们的乘积定义为强度因子，则第 j 相某根线条的强度 Ij 和强度因子 Cj 分别为

用试样的平均质量吸收系数μ

m 代替平均线吸收系数μl，可以证明

式中 wj 及 ρj 分别是第 j 相的重量分数和质量密度。

当试样中各相均为晶体材料时，体积分数fj和质量分数wj必然满足

这就是定量物相分析的基本公式，通过测量各物相衍射线的相对强度，借助这些公式即可计算出它们的体积分数或质量分数。这里的相对强度是相对积分强度，而不是相对计数强度，对此后面还要说明。

2、X射线定量物相分析的分析方法

X射线定量物相分析，又称定量相分析或定量分析，其常用方法包括直接对比法、内标法以及外标法等。

2.1、直接对比法

直接对比法，也称强度因子计算法。假定试样中共包含j种类型的相，每相各选一根不相重叠的衍射线，以某相(例如假设第1相)的衍射线作为参考。其它相的衍射线强度与参考线强度之比为

Ij / I1 =(Cj fj)/(C1 f1)

可变换为如下等式

如果试样中各相均为晶体材料，则全部体积分数 fj 之和为1，此时不难证明

这就是第 j 相的体积分。

因此，只要确定各物相的强度因子比 C1/Cj 和衍射强度比 Cj /C1，就可以利用上式计算出每一相的体积分数。

直接对比法适用于多相材料，尤其在双相材料定量分析中的应用比较普遍。例如钢中残余奥氏体含量测定，双相黄铜中某相含量测定，钢中氧化物 Fe3O4 以及 Fe2O3 测定等。残余奥氏体含量一直是人们关心的问题。如果钢中只包含奥氏体及铁素体(马氏体)两相，则

式中 fγ 为钢中奥氏体的体积分数，Cγ 及 Cα分别奥氏体和铁素体的强度因子，Iγ 及 Iα 分别奥氏体和铁素体的相对积分衍射强度。

必须指出的是，由于高碳钢试样中的碳化物含量较高，此时实际上已变为铁素体、奥氏体和碳化物的三相材料体系。因此，不能直接利用上式来计算钢材中的奥氏体含量，需要对其进行适当地修正。比较简单的修正方法是公式中分子项减去钢材中碳化物的体积分数 Cc，而分母项保持不变，即奥氏体的体积分数可表示为

至于钢中碳化物的体积分数 Cc，可借助定量金相的方法进行测量，或者利用钢中的含碳量加以估算。2.2、内标法

有时一些物理常数难以获得，无法计算强度因子Cj，也就不能采用直接对比法进行定量物相分析。内标法就是将一定数量的标准物质(内标样品)掺入待测试样中，以这些标准物质的衍射线作为参考，来计算未知试样中各相的含量，这种方法避免了强度因子计算的问题。2.2.1、普通内标法

在包含 n 种相的多相物质中，第j相质量分数为 wj，如果掺入质量分数 ws 的标样，则 j 相的质量分数变为(1-ws)wj，可得到

式中 Ij 为 j 相衍射强度，Is 为内标样品衍射强度。该式表明，ws 一定时，第 j 相含量 wj 只与强度比 Ij /Is 有关，而不受其它物相的影响。利用上式测算第 j 相的含量，必须首先确定常数R 值。

为此，制备不同 j 相含量 wj’ 的已知试样，它们中都掺入相同含量 ws 的标样。

分别测量不同 wj’ 的已知试样衍射强度比

Ij’/Is 利用测得的数据绘制出 Ij’/Is 与 wj’ 直线，这就是所谓的定标曲线，如图所示。采用最小二乘法求得直线斜率，该斜率即为系数 R 值。

然后，方可测量未知试样中 j 相的含量。在待测试样中也掺入与上述相同含量 ws 的标样，并测得 Ij /Is 值及系数 R 来计算待测试样中 j 相的含量 wj 值。需要说明，未知试样与上述已知试样所含标样质量分数 ws 必须相同，在其它方面二者之间并无关系，而且也不必要求两类试样所含物相的种类完全一样。常用的内标样品包括-Al2O3、ZnO、SiO2及Cr2O3等，它们易于作成细粉末，能与其它物质混合均匀，且具有稳定的化学性质。上述内标法的缺点是：首先在绘制定标曲线时需配制多个混合样品，工作较量大。其次由于需要加入恒定含量的标样粉末，所绘制定的定标曲线只能针对同一标样含量的情况，使用时非常不方便。为了克服这些缺点，可采用下面将要介绍的K值内标法。2.2.2、K 值内标法

选择公认的参考物质 c 和纯 j 相物质，将它们按质量 1:1 的比例进行混合，混合物中它们的质量分数为 wj’ = wc’ = 0.5。

令上式中 wj=wc=0.5，此混合物衍射强度比为

式中 Ij’ 为 j 相的衍射强度，Ic’ 为参考物质的衍射强度，Kj 称为 j 相的参比强度或 K 值。K值只与物质的参数有关，而不受各相含量的影响。目前，许多物质的参比强度已经被测出，并以 I/Ic 的标题列入PDF卡片索引中，供人们查找使用。这类数据通常以α-Al2O3为参考物质，并取各自的最强线计算其参比强度。当试样中各相均为晶体材料时，并且各相质量分数 wj 之和为1，此时不难证明

在这种情况下，一旦获得各物相的参比强度K 值，测量出各物相的衍射强度 I，利用上式即可计算出每一相的质量分数。其中各个物相的参比强度为相同参考物质，测量谱线与参比谱线晶面指数也相对应，否则必须对它们进行换算。

由于 K 值法简单可靠，因而应用比较普遍，我国对此也制订了国家标准，从试样制备和测试条件等方面均提出了具体要求。2.2.3、增量内标法

假设多相物质中第 j 相为待测未知相，第1相为参考未知相。如果添加质量分数为Δwj 的纯 j 相物质，则此时第 j 相的含量由 wj 变为(wj+Δwj)/(1+Δwj)，第1相的含量由 w1 变为 w1/(1+Δwj)。可以得到

式中 Ij 为 j 相的衍射强度，I1 为第1相的衍射强度，B 为常数。

分别测量不同 Δwj 试样的衍射强度比 Ij /I1，采用最小二乘法，将测量数据回归为 Ij /I1 与Δwj 的直线，往左下方延长，直至它与横轴相交，此交点横坐标的绝对值即为待测 wj 值，如图。

增量内标法不必掺入其它内标样品，避免了试样与其它样品衍射线重叠的可能，通过增量还可提高被测物相的检测灵敏度。当被测相含量较低或被分析的试样很少时，用此方法效果明显，为了提高准确度，可取多根衍射线来求解。

对于多相物质，仅留一相作为参考相，其余均给予一定的增量，按此方法就能得到全面的定量分析结果。

上述三种内标法，特别适合于粉末试样，而且效果也比较理想。尤其是 K 值内标法，在已知各物相参比强度 K 值的情况下，不需要往待测试样中添加任何物质，根据衍射强度及 K 值计算各物相的含量，因此该方法同样对块体试样适用。2.3、外标法

如果不能实现K值内标法，则块体试样只能采用外标法进行定量分析。下面将根据各相吸收效应差别，分两种情况进行讨论。

2.3.1、各相吸收效应差别不大

当试样中各相的吸收效应接近时，则只需测量试样中待测 j 相的衍射强度并与纯 j 相的同一衍射线的强度对比，即可定出 j 相在试样中的相对含量。若混合物中包含 n 个相，它们的吸收系数及质量密度均接近(例如同素异构物质)，可以证明，试样中 j 相的衍射强度 Ij 与纯 j 相的衍射强度 Ij0 之比为

式中表明，在此情况下第 j 相的体积分数 fj 和质量分数 wj 都等强度比 Ij /Ij0 值。可见，这种方法具有简便易行的优点。

但是，在对试样和纯 j 相进行衍射强度测量时，要求两次的辐照情况及实验参数必须严格一致，否则将直接影响到测量的精度，这是此方法的缺点。2.3.2、各相吸收效应差别较大

各相吸收效应差别较大时，可采用以下的外标方法进行定量分析。选择 n 种与被测试样中相同的纯相，按相同的质量分数将它们混合，作为外标样品。即 w1’: w2’ ….wn’ = 1 其中第1相作为参考相。可以证明，它们的衍射强度比为

对于被测试样，相应的衍射强度比为

各相均为晶体材料，并且各相质量分数 wj 之和为1，可以得到

式中表明，只要测得外标样品的强度比 I1’/Ij’ 和实际试样的强度比 Ij /I1，即可计算出各相的质量分数。此法不需要计算强度因子，不需要制作工作曲线，也不必已知吸收系数。但是，前提是可以得到各个纯相的物质，这是此方法的缺点。

3、结束语

通过本课程的学习，我初步掌握了X射线衍射分析的原理和方法，姜老师上课轻松而不失严谨，使我获益匪浅，在此感谢姜老师的传授和指导！

第四篇：粉末X射线衍射仪FOCUS操作规程

粉末X射线衍射仪操作规程

1.开启墙壁总电源。开启循环水电源。开启稳压电源（等5秒钟后，按下“RESET”）。2.开启XRD设备电源。

3.开启计算机电源，进入XRD应用程序。4．开启X射线发生器高压，进入待测试状态。

样品放置、取出

1.严格按照规定制样，样品高度与样品台高度一致，压平，保持样品表面光洁平整。

2.按外侧“OPEN DOOR”键解锁，手动开启玻璃舱门，将样品台放入样品支架卡住，关闭舱门锁好。取出样品时，先按“DOOR OPEN”键，手动开启舱门，按下样品支架后面拨片，样品台及样品支架自动下落，取下样品台，关闭舱门锁好。

测试谱线

1.先初始化驱动操作。先点Requested后面方框，然后点击Init drive。然后在程序界面中调整探测角度范围，扫描速度和步长。

2.根据测试需要，选择合适宽度的狭缝。低于10度，须换最小狭缝。3.在程序界面上选合适的电压与电流，鼠标点左边“SET”键加高压。4.在参数设置正确的情况下，点“START”,开始采集谱线。

5.选择需要的XRD谱数据，先保存到硬盘，再光盘刻录导出数据。

关机

1.先在计算机XRD应用程序里，将电压和电流降到最小，点击“SET。”

2.需等“3分钟”，待灯丝冷却后，再逆时针旋动高压拨杆，关高压。3.再等“10分钟”，待高压部件冷却后，断开仪器电源（仪器右下方外侧，绿色圆钮上面的红色圆钮），指示灯灭掉。关闭稳压电源。关闭循环水电源。

4.关闭计算机XRD应用程序，关闭计算机。关闭墙壁大闸电源。

注意事项

1.XRD粉末仪的样品支架，在没有放样品台的时候不要向上推！取样品时，不能往下拽样品支架！

2.每组样品测试完毕后，如后面没人继续测试，务必先将高压和电流降低，并按“SET”执行！

3.当探测角度下限小于10度时，需要换小宽度的狭缝后方可测试。4.如果设备超过半个月没有使用，则需要先对设备灯丝进行老化处理后，才可以进行测试。

5.仪器下方两边外侧，大的红色按钮为紧急情况保护按钮，不是紧急情况下不要按下。

6.实验室温度限定在25±5℃，相对湿度小于60%。

第五篇：实验 ： X射线衍射分析

X射线衍射分析

一:实验目的

(1)概括了解X射线衍射仪的结构及使用。

(2)练习用PDF(ASTN)卡片以及索引，对多相物质进行相分析。二：X射线衍射仪简介

近年来，自动化衍射仪的使用已日趋普遍。传统的衍射仪由X射线发生器、测角仪、记录仪等几部分组成。自动化衍射仪是近年才面世的新产品，它采用微计算机进行程序的自动控制。入射x射线经狭缝照射到多晶试样上，衍射线的单色化可借助于滤波片或单色器。如图1所示，D／max—rc所附带的石墨弯晶单色器的反射效率在28.5％以上。衍射线被探测器(目前使用正比计数器)所接受，电脉冲经放大后进入脉冲高度分析器。操作者在必要时可利用该设备自动画出脉冲高度分布曲线，以便正确选择基线电压与上限电压。信号脉冲可送至数率仪，并在记录仪上画出衍射图。脉冲亦可送人计数器(以往称为定标器)，经微处理机进行寻峰、计算峰积分强度或宽度、扣除背底等处理，并在屏幕上显示或通过打印机将所需的图形或数字输出。D／max—rc衍射仪目前已具有采集衍射资料、处理图形数据、查找管理文件以及自动进行物相定性分析等功能。

图1 D／max—rc工作原理方框图

物相定性分析是X射线衍射分析中最常用的一项测试。D／max—rc衍射仪可自动完成这一过程。首先，仪器按所给定的条件进行衍射数据的自动采集，接着进行寻峰处理并自动启动检索程序。此后系统将进行自动检索匹配，并将检索结果打印输出。

衍射仪法的优点较多：如速度快、强度相对精确、信息量大、精度高、分析简便、试样制备简便等。衍射仪对衍射线强度的测量是利用电子计数管（electronic counter）直接测定的。

这里关键要解决的技术问题是：1.X射线接收装置--计数管；2.衍射强度必须适当加大，为此可以使用板状试样；3.相同的（hkl）镜面也是全方向散射的，所以要聚焦；4.计数管的移动要满足布拉格条件。这些问题的解决关键是由几个机构来实现的：1.X射线测角仪——解决聚焦和测量角度的问题；2.辐射探测仪——解决记录和分析衍射线能量问题。

X射线衍射仪的光学原理图如下：

测角仪是衍射仪的核心部件。(1)样品台S：位于测角仪中心，可以绕O轴旋转，O轴与台面垂直，平板状试样C放置于样品台上，要与O轴重合，误差小于0.1mm；(2)X射线源：X射线源是由X射线管的靶上的线状焦点F发出的，F也垂直于纸面，位于以O为中心的圆周上，与O轴平行；(3)光路布置：发散的X射线由F发出，投射到试样上，衍射线中可以收敛的部分在光阑处形成焦点，然后进入技术管。(4)测角仪台面：狭缝、光阑和计数管固定在测角仪台面上，台面可以绕O轴转动，角位置可以从刻度盘上读出。(5)测量动作：样品台和测角仪台可以分别绕O轴转动，也可以机械连动，机械连动时样品台转过θ角时计数管转动2θ角，这样设计的目的是使X射线在板状试样表面的入射角经常等于反射角，常称这一动作为θ-2θ连动。

X光管产生的特征X射线经准直狭缝以θ角入射到样品表面，其衍射光线由放在与入射x射线成2θ角的探测器测量（强度I）。θ-2θ角可由测角仪连续改变（扫描），测出相应I-θ曲线，从而获得物质结构信息。三：操作规程

由指导老师讲解

四：实验结果

五：实验内容及报告要求

(1)由指导教师在现场介绍X射线衍射仪的构造，进行操作表演，并描画一两个衍射峰。

(2)以2~3人为一组，按事先描绘好的多相物质的衍射图进行物相定性分析。(3)记录所分析的衍射图的测试条件，将实验数据及结果以表格形式列出。

六：思考题

(1)利用X射线进行物相分析是，对试样有什么要求？(2)简要说明X射线衍射一的主要功能。