第四章x射线衍射分析应用 3 物相分析

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X射线物相分析 定性分析 定量分析

利用X射线衍射的方法对试样中由各种元素形成的具有确定结构的化合物(物相),进行定

X

射 线 物 相 分 析

性和定量分析。

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 相 分 析

1. 基本原理 2. PDF卡片 3. PDF卡片索引 4. 分析方法 5.计算机自动检索

定性相分析的依据： 任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一 定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己

基 本 原 理

特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花

样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。

通常用d(晶面间距 表征衍射线位置)

定性相分析方法是 将由试样测得的d-I

定 性 相 分 析 的 判 据

和I(衍射线相对强度)的数据代表衍 射花样。用d-I数据

数据组与已知结构物质的标准d-I数据 组(PDF卡片)进行 对比，以鉴定出试 样中存在的物相。

作为定性相分析的基本判据。

1. PDF卡片简介； 2. PDF试样图； 3. PDF试样结构图； 4. PDF卡片内容。

PDF

卡 片6

J.D.Hanawalt等人于1938年首先发起，以d-I数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片的工作。 1942年“美国材料试验协会(ASTM)”出版约

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1300张衍射数据卡片(ASTM卡片)。

卡 片 简 介

1969年成立了“粉末衍射标准联合委员会”,由 它负责编辑和出版粉末衍射卡片，称为PDF卡片。 现在由ICDD(International Center for Diffraction Data),

PDF-1: d, IPDF-2: card PDF-3: pattern7

PDF

(4)晶体学数据：Sys.—晶系；S.G—空间群;a0、 b0、c0,α、β、γ—晶胞参数；A= a0/b0 , C= c0 / b0 ;Z—晶胞中原子或分子的数目； Ref—参考资料。

卡 片 的 内 容 ( 3 )

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(8)矿物学名称。右上角的符号标记表示：*— 数据高度可靠；i—已指标化和估计强度，但可靠 性不如前者；O—可靠性较差；C—衍射数据来自 理论计算。

卡 片 的 内 容 ( 6 )

(9)晶面间距，相对强度和干涉指数。(10)卡片的顺序号。

PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片 中迅速查到所需要的PDF卡片的工具书。由JCPDS 编辑出版手册有：

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卡 片 索 引

Hanawalt无机物检索手册； 有机相检索手册；

无机相字母索引；Fink无机索引； 矿物检索手册等品种。

Hanawalt 无 机 相 数 值 索 引

索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索 引中占一横行。每个条目中的内容包括：

衍射花样中八条强

线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，

化学式，卡片编号，参比强度(I/I)。

索引说明：

这种索引是按照物相英文名称的第一个字母为顺 序编排条目。每个条目占一横行。物相的英文名 称写在最前面，其后，依次排列着化学式，三强 线的d值和相对强度，卡片编号，最后是参比强度

无 机 相 字 母 索 引

(I/Ic)。

定性相分析一般要经过以下步骤： (1)获得衍射花样：可以用德拜照相法，透射聚 焦照相法和衍射仪法。 (2)计算面间距d值和测定相对强度I/I1值( I1 为最强线的强度):定性相分析以2 θ <90°的

分 析 方 法

衍射线为主要依据。

(3)检索PDF卡片：人工检索或计算机检索。 (4)最后判定：判定唯一准确的PDF卡片。

计算机自动检索主要由建立数据文件 库和检索匹配两部分组成。

计 算 机 自 动 检 索

1. 建立检索匹配2. 数据文件库

概述 基本原理 物相定量分析方法 分析实例

物 相 定 量 分 析

1 、 概 述

1

概述

1936 年，矿粉中石英含量的X射线定量分析， 1945年，弗里德曼发明衍射仪后，48年由亚力山大 完成内标法；科恩等：直接比较法 1974年，F.H.Chung K值法，基体清洗法，绝热法， 无标样法

2 、 基 本 原 理

I0 e4 1 1 (cos2 ) 2 2 M 1 2 I 2 4 3 2 V j FHKL P 2 e 32 R m c V0 sin cos 2

j wjj 1

n

Vj I j CK j 2

Vj为j相参加衍射的体积，C、Kj分别代表与待测量无关的物理量强度因子。

含量通常用体积百分数vj或重量百分数wj,单位体 积内Vj与vj、wj之间的关系，

Vj Vj j v j V j,w j V V n

vj

wj

j

m j 1w j ( m ) I j CK j vj 2 j 1w j ( m ) j n

I j CK j

wj 2 j w j ( m ) j j 1 n19

3 、 方 法

物相定量分析的具体方法有:

单线条法

内标法K值法和绝热法

直接比较法联立方程法

是在被测的粉末样品中加入一种恒定的标准物质

制成复合试样。标样：常用Al2O3, SiO2

内 标 法

被测试样含n相，测A相，掺内标物质S 被测样wA ,, 复合样w’A, wA = w’A /(1- wS) S在复合样wS ,

w I A CK A n 1 2 A j 1w j ( m ) j wS I S CK S n 1 2 S j 1w j ( m ) j 21

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