X射线物相定性分析
x射线物相定性分析
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信 号转换为频域信号的方法， 在X射线物相定性分析中用于
处理X射线衍射数据。
通过傅里叶变换，可以将X射 线衍射数据转换为频域，便 于分析和比较不同物相的衍 射数据。
傅里叶变换在X射线物相定性 分析中常与其他方法结合使 用，以提高分析的准确性和 可靠性。
X射线物相定性分析方法
衍射峰分析
01
衍射峰分析是通过测量和比较不同物相的X射线衍射 峰，确定物质的结构和组成。
02
衍射峰的位置、强度和形状可以提供关于物相晶体 结构、晶格常数、晶体取向等信息。
03
衍射峰分析是X射线物相定性分析中最常用的方法之 一。
晶体结构分析
01
晶体结构分析是通过X射线衍 射数据，利用晶体学原理和计 算方法，确定物质晶体结构的 过程。
X射线相定性分析简介 • X射线物相定性分析方法 • X射线物相定性分析实验步骤 • X射线物相定性分析的挑战与解决方案 • X射线物相定性分析的未来展望
01
X射线物相定性分析简介
定义与原理
定义
X射线物相定性分析是一种利用X射线 对物质进行成分和结构分析的方法。
原理
峰识别与标定
识别出图谱中的衍射峰，并依据标准卡片或 已知物相的衍射数据对其进行标定。
物相定性分析
通过对比已知物相的衍射数据，确定样品中 存在的物相种类。
结果解释与报告
结果解释
根据数据处理与分析结果，解释样品的物相组成和各物相的比例。
结果验证
通过与其他实验方法或已知数据对比，验证分析结果的准确性。
报告撰写
解决方案
关于XRD物相定量分析
关于XRD物相定量分析X射线衍射（XRD）是一种常用的分析技术，用于确定材料的物相组成，结构和晶体学信息。
XRD物相定量分析是通过测量样品对入射X射线的散射模式来分析样品中各组分的含量。
本文将详细介绍XRD物相定量分析的原理、方法和应用。
原理：XRD物相定量分析的原理基于布拉格方程：nλ = 2d sinθ，其中n 为整数，λ为入射X射线的波长，d为晶面间距，θ为散射角。
当X射线照射到晶体上时，会与晶体内的晶面相互作用，并产生散射。
不同晶面的晶面间距会导致不同散射角和散射强度的出现。
通过测量样品的散射模式，可以确定样品中的物相组成。
方法：XRD物相定量分析的方法主要有两种：定性分析和定量分析。
1.定性分析：通过比对实验测得的散射模式与已知标准样本的散射模式，可以确定样品中的物相种类。
这种方法常用于未知样品的初步分析和相的鉴定。
2.定量分析：通过测量散射峰的强度和位置，可以确定样品中各组分的含量。
定量分析需要建立标准曲线或参考曲线，以确定散射峰的位置和强度与物相含量之间的关系。
常用的定量分析方法有内标法、峰面积法和相对比例法等。
常用仪器：进行XRD物相定量分析需要使用X射线衍射仪。
X射线衍射仪由X射线源、样品台、衍射角度测量器和X射线探测器组成。
X射线源通常使用钴、铜或铬等发射入射X射线的金属。
应用：XRD物相定量分析在材料科学、地质学、矿物学、纺织业等领域具有广泛的应用。
1.材料科学：XRD物相定量分析可以用于研究材料的结构性质，例如晶胞参数、晶体结构和晶格畸变等。
它可以用于分析晶体中的杂质、晶形和晶轴取向等信息，并对材料的性能和性质进行评估和改善。
2.地质学和矿物学：XRD物相定量分析可用于矿石和岩石中矿物的鉴定和定量分析。
它可以确定矿物的种类、含量和分布情况，进而研究地质历史和矿床形成机制。
3.纺织业：XRD物相定量分析在纺织品中的应用主要用于分析纤维结构和纤维取向。
它可以评估纤维材料的质量和性能，并优化纺织工艺。
X射线的物相分析
精品课件
检索方法：
（1）对于已知化学成分或已知物相种类的，可以使 用该种物相的检索手册，至于使用哪种索引检索，视 情况而定。可用字母索引也可用数值索引。
（2）对于完全未知的，可以采用数值索引 （Hanawalt或Fink数值索引）。
（3）自动检索：以上的数据检索皆可由计算机实现。
12
精品课件
Hanawalt 索引
目前，规模最庞大的多晶衍射数据库是由JCPDS （Joint Committee on Powder Diffraction Standards）编辑的《粉末衍射卡片集》(PDF)。
6
精品课件
（1）卡片的由来
1919年，A.W.Hull指出，X射线可用于物相鉴定；
1938年，J.D.Hanawalt创立Hanawalt索引；
《粉末衍射文件有机物相检索手册》（Powder Diffraction File Oranic Phases Search Manual)
《矿物粉末衍射文件的化学名称、哈纳瓦特数值法、芬克数值法、矿 物名称检索手册》（ Powder Diffraction File Search Manual, Chemical Name, Hanawalt Numerical, Fink Numerical, Mineral Name)
第七章 X射线的物相分析
§7.1 X射线的物相定性分析 1、物相定性分析原理 2、粉末衍射数据库 3、物相定性分析方法
§7.2 X射线的物相定量分析 1、定量分析基本原理 2、定量分析方法
1
精品课件
物相：简称相，是具有某种晶体结构并能用 某化学式表征其化学成分（或有一定的成 分范围）的固体物质。
例：α－Fe：体心立方结构
XRD实验物相定性分析解析
XRD实验物相定性分析解析X射线衍射（XRD）是一种非常常用的实验技术，用于物相的定性和定量分析。
通过观察材料中X射线的衍射图案，我们可以确定材料的晶体结构、晶体定向和晶格参数等信息。
本文将详细介绍XRD实验物相定性分析的原理和解析过程。
nλ = 2dsinθ其中，n是衍射阶次，λ是入射X射线的波长，d是晶格间距，θ是入射角。
通过测量衍射角θ和计算晶格间距d，我们可以确定材料的晶体结构。
在进行XRD实验时，我们首先需要准备待测物样品，通常是一块固体材料。
然后，我们将样品放置在X射线束下，以使X射线通过样品，发生衍射。
衍射的X射线通过样品后，会被X射线探测器测量，产生衍射谱图。
在解读衍射谱图时，我们需要关注以下两个关键参数：衍射角（2θ）和衍射强度（I）。
衍射角是X射线的入射角度，是由仪器测量得到的，而衍射强度则表示材料中的晶体结构和取向。
通常，衍射强度与晶体的晶格性质、晶体结构以及晶体定向有关。
通过比对样品的衍射谱图与数据库中的标准衍射谱图，我们可以确定材料的物相。
数据库中包含了各种材料的XRD衍射谱图，包括金属、陶瓷、无机晶体等。
对于未知物相的样品，我们可以通过计算其衍射角和衍射强度与数据库中的标准进行比对，从而找到与其相匹配的物相。
此外，我们还可以通过拟合样品的衍射谱图，计算出材料的晶格参数。
常用的拟合方法有布拉格法、勒貌法和整形法等。
这些方法利用了衍射角和衍射强度的信息，通过数学模型计算出最适合样品的晶格参数。
需要注意的是，XRD实验在物相定性分析上具有一定的局限性。
例如，对于非晶态或粘土等无定形材料，XRD无法提供明确的物相信息。
此外，XRD实验还无法确定材料中不同晶体相的相对含量，只能进行物相定性分析。
综上所述，XRD实验是一种常用的物相定性分析技术。
通过观察样品的衍射谱图，并与数据库中的标准进行比对，我们可以确定材料的物相。
此外，通过拟合样品的衍射谱图，我们还可以计算材料的晶格参数。
X射线衍射物相定性分析
影响点阵常数精度的关键因素－ sinθ
由图可见，当θ角位于低角 度时，若存在△θ的测量误 差，对应的△sinθ的误差 范围很大；当θ角位于高角 度时，若存在同样△θ的测 量误差，对应的△sinθ的 误差范围变小；当θ角趋近 于90°时，尽管存在同样大 小的△θ的测量误差，对应 的△sinθ的误差却趋近于 零。所以选用高角度谱线。
1.090 17 0.8083 8
剩余线条与Cu2O的衍射数据
待测试样中的剩余线条
d/Å
I/I1
观测值 归一值
5-667号的Cu2O衍射数据
d/Å I/I1
3.01
5
7
3.020 9
2.47
70 100
2.465 100
2.13
30 40
2.135 37
1.50
20 30
1.510 27
1.29
公式为：a d H 2 K 2 L2
根据布拉格方程2dsinθ=λ，则有：
H 2 K 2 L2
a
2 s in 在式中，λ是入射特征X射线的波长，是
经过精确测定的，有效数字可达7位数， 对于一般分析测定工作精度已经足够了。 干涉指数是整数无所谓误差。所以影响点 阵常数精度的关键因素是sinθ。
粉末衍射卡的组成
粉末衍射卡（简称ASTM或PDF卡）卡 片的形式如下图所示：
( 1)1a,1b,1c 三数据为三 条最强衍射 线对应的面 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)
辐射光源
波长
滤波片
当多种物质同时衍射时，其衍射花样也是各种 物质自身衍射花样的机械叠加。它们互不干扰， 相互独立，逐一比较就可以在重叠的衍射花样 中剥离出各自的衍射花样，分析标定后即可鉴 别出各自物相。
XRD实验物相定性分析解析
XRD实验物相定性分析解析X射线衍射（XRD）是一种常见的物相分析方法，用于确定材料的晶体结构和相组成。
本文将探讨XRD实验的原理、仪器和样品制备，并介绍其在材料科学中的应用和解析方法。
X射线是一种电磁波，具有较短的波长和高频率，可以穿透物质并与其相互作用。
X射线衍射是指X射线通过物质后的散射现象，当X射线与物质的晶体格子相互作用时，射线会发生衍射，形成一系列衍射峰。
这些衍射峰的位置和强度可以提供关于晶体结构和相组成的信息。
XRD仪器：XRD仪器主要由X射线源、样品台、衍射角探测器和数据采集系统等组成。
X射线源通常是钨或铜的X射线管，通过加热和加电产生连续谱的X射线。
样品台用于固定和旋转样品，以便在各个角度下获取衍射数据。
衍射角探测器一般采用闪烁计数器或曲线探测器，用于检测和测量衍射峰的位置和强度。
数据采集系统负责收集和处理衍射数据，生成XRD图样。
样品制备：样品制备是XRD实验中的重要一步，样品的形态和晶体质量直接影响实验结果。
通常，样品可以是固态、薄膜、粉末或液态，根据不同的样品形态选择相应的方法进行制备。
固态样品通常经过机械切割、打磨和抛光来获得平坦的表面。
粉末样品则需通过高速摇床或球磨机将样品粉碎成粉末。
对于液态样品，则需通过制备薄膜或浓缩溶液后，使用特殊的样品夹具测量。
应用和解析方法：XRD在材料科学领域具有广泛的应用，如无机材料、有机材料、金属材料和生物材料等。
通过XRD实验，可以确定样品的晶体结构、晶格常数、晶胞参数和晶体取向等信息。
对于XRD实验的解析方法，首先需要进行物相定性分析。
这一步骤通常通过与标准物相数据库进行比对，确定样品的物相组成。
在比对过程中，可根据衍射峰的位置和强度进行匹配，并利用标准物相的晶胞参数进行校正。
此外，样品的晶体结构也可以借助衍射数据进行解析。
通过在衍射图样中标记峰的位置，可以计算晶胞参数和晶体取向，从而确定样品的晶体结构。
同时，XRD还可以用于研究晶体中的缺陷、畸变和应力等。
简述x射线物相定性分析原理
简述x射线物相定性分析原理
X射线物相定性分析原理是利用物质对X射线的散射和吸收特性，通过分析X射线衍射图像来确定物质的晶体结构和组成。
具体步骤如下：
1. 收集X射线衍射数据：将待分析的样品放置在X射线源和衍射仪之间，然后通过控制X射线源的位置和角度，使得X 射线射向样品。
样品中的原子核和电子会与入射的X射线发生相互作用，产生散射和吸收。
2. 衍射图像记录：当入射的X射线通过样品时，会被样品中的原子散射，并形成一系列新的X射线波，这些波会构成一个或多个衍射峰。
这些衍射峰的强度和位置与样品内部晶体的结构和组成之间存在一定的关系。
使用X射线探测器记录衍射图像，将衍射峰的位置和强度信息转化为电信号。
3. 数据处理：通过对衍射图像进行数据处理，可以得到衍射峰的位置和强度信息。
这些数据可以被用来确定样品中的晶体结构和组成。
根据布拉格方程和衍射峰的位置，可以计算出晶体的晶格常数、晶胞参数以及晶体内部的原子位置和排列方式。
衍射峰强度的分析可以提供关于晶体中原子的种类和数量的信息。
4. 物相确定：将样品的衍射图像与已知物相的标准衍射图像进行比对，通过衍射峰的匹配来确定样品中的物相。
每种物相具有特定的衍射峰位置和强度，通过对比实验测得的衍射图像和已知物相的衍射图像，可以确定样品中存在的物相类型。
总之，X射线物相定性分析原理是基于X射线与样品之间的散射和吸收特性，通过对衍射图像进行数据处理和比对，来确定样品中的物相类型和晶体结构组成。
X射线物相分析
ASTM: American Society of Testing Materials PDF: Power Diffraction File JCPDS :Joint Committee for Powder Diffraction standards
4、标准粉末衍射卡片的组成
①：卡片的顺序号，组号＋组内序号 ②：三强线的d－I值，最强线的强度定为100 ③：最大d值，及对应的强度（即：最低角度对应的衍射线， 或第一条衍射线） ④：物质名称 ⑤：实验条件：包括：X射线源及波 长，滤波片，以及该数据的文献来源 ⑥：该标准物质的晶格常数及空间群 ⑦：物相的物理性质： ε α 、nω β 、 ε γ —折射率；Sign—光性正负； 2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点； Color—颜色； Ref—参考资料。 ⑧：试样来源，制备方法；化学分析。 ⑨：晶面间距、相对强度及米勒指数
令K和R分别表示为:
I 0e . m2c 4 32 R 1 1 cos 2 2 2 R ( 2 )[ F P( 2 )](e2 M ) Vc sin cos K
4 3
K：与衍射物质种类无关的常数； R：取决于θ；hkl及待测物质的种类；
则多晶体衍射强度公式可表示为：
K：与物质种类无关的常数；
原始试样：石英＋碳酸钠
内标试样：萤石
3、直接比较法
这种方法是以复相中另一个相的某根衍射线作为参考线条，来进行物相定量分析 的，不必掺入标准物质，它既适用于粉末，也适用于块状多晶试样。
例：用直接比较法测出钢中残余奥氏体和马氏体的相对含量：
按照衍射强度公式：
I0 e4 1 1 (cos 2 )2 2 M V 2 I 2 4 3 2 FHKL P 2 e 32 R m c V0 sin cos 2
X射线物相定性定量分析精选文档PPT课件
3.5 X射线物相定性分析
物相分析原理： 将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较，
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。
3.5 X射线物相定性分析
1. 物相标准衍射图谱（花样）的获取： 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。
Dia 为照相机镜头直径，当相机为非圆筒形时，注明相机名称
Cut off. 为相机所测得的最大面间距；
Coll. 为狭缝或光阑尺寸；
I/I
为测量衍射线相对强度的方法
1 （衍射仪法—Diffractometer，测微光度计法—
Microphotometer，目
测法—Visual）；
dcorr abs？ 所测d值的吸收矫正（No未矫正，Yes矫正）；
3) 1969年，组建了“粉末衍射标准联合委员会”（The Joint Committee on Powder Diffraction Standards，JCPDS），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（The Powder Diffraction File），有时也称其为JCPDS卡片。
3.5 X射线物相定性分析
2）结晶物质有自己独特的衍射花样。（d、θ和 I）;
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）
X射线衍射技术及物相定性分析
2．掌握 X 射线衍射物相定性分析的原理和实验方法。
3．熟悉 PDF 卡片的查找方法和物相检索方法。
二、实验原理概述
1．X 射线衍射仪的工作原院理
学
图 1 是X射线衍射工仪程光路图，它是由高压发生器提供一个给定的高压到X射线管的两极，
阴极产生的阴极电学子与流碰撞到阳极时产生X射线，X射线经S1、FS后照射到样品表面，衍射
科
料
材
学
大
图1
X
射线南衍射仪光路图 中
计算机记录下样品转动过程中每一步的衍射强度数据(I)和检测器位置（2θ），并以 2θ
为横坐标，强度 I 为纵坐标绘制出衍射谱图（见图 2）。
图 2 X 射线衍射谱
1
2．物相定性分析原理
X 射线入射到金属多晶体上，产生衍射的充要条件是
⎧2d sinθ = nλ ⎨⎩F (hkl) ≠ 0
学 大 工程 一中个南物相。
学与 一种物相衍射谱中的d-I/I1 (I1是衍射图谱中最强峰的强度值) 的数值取决于该物质的组
料科 成与结构，其中I/I1称为相对强度。当两个样品d-I/I1 的数值都对应相等时，这两个样品就是
材 组成与结构相同的同一种物相。因此，当一未知物相的样品的衍射谱上的 d-I/I1的数值与某
狭缝
1°,1°,0.15°,0.15mm
扫描方式
θ-2θ 连续扫描
1． 数据处理和结果输出
①用 Jade 软件打开测量图谱。
②单击常用工具栏中的 S/M 按钮，输入样品中包含的元素等参数，系统自动检索出与
样品衍射谱最匹配的 100 种 PDF 卡片并列表显示。
3
③在检索结果列表中，根据谱线角度匹配情况并参考强度匹配情况，选择最匹配的 PDF
第六章X射线物相分析
上述索引分为“有机”与“无机”两类， 每类又分为字母索引与数字索引两种。
A、字母索引
根据物质英文名称的第一个字母顺序排列，在名称后面 列出物质的化学式、其衍射花样中三根最强线的d值和相 对强度，以及物质的卡片号，从卡片号即可找到相应的 PDF卡片，最终得到物相的参数。
B、数字索引
当待测样中的物相或组成元素完全不知时，可以使用数 字索引，数字索引中主要有哈那瓦特无机索引与芬克无 机索引。
强度很弱的峰被选进了八强峰，这种情况下只 要条目中绝大部分线满足条件即可，找出PDF 卡片后自然可以确定物相鉴定的正确与否；b、 被测物质中包含两种以上的物相，这种情况比
较麻烦，首先要用排列组合的方式找出某一物
相的三强线及其它衍射线，找出与其对应的条 目后，找出PDF卡片确定该物相，然后将该物 相对应的线条剔除，并将剩下的线条的强度归
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 为轴比；Z—晶胞中化
学式单位的数目； Ref—参考资料； 物理性质：εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料；
晶面间距和相对强度均会存在误差，但是由于影响衍 射花样中强度的因素要复杂得多，因此在定性分析时 晶面间距的数据要更为重要；
c) 低角度线比高角度线重要：这是因为低角度的晶面间
距比较大，其间隔也大，而高角度的晶面间距较小， 其间隔一般比较小；因此对于不同的晶体而言，低角 度时晶面间距相同的机会要比高角度时小；
目前的PDF卡片组由JCPDS与ICDD(International Center for Diffraction Data，国际衍射资料中心)联合出版。
X射线分析定性分析
粉末衍射卡片--PDF卡片
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粉末衍射卡片索引
● 哈那瓦尔特(Hanawalt)索引 《Powder Diffraction File Search Manual Hanawalt Method Inorganic》, 是一种按d值编排 的数字索引，是鉴定未知物物相时主要使用的索引。 ●芬克(Fink)索引 《Fink Inorganic Index to the Powder Diffraction File》,也是一种按d值编排的索引，但其编排原则与哈 氏索引有所不同。它主要是为强度失真的衍射花样和具 有择优取向的衍射花样设计的。 ●字母索引（Alphabetical Index) 按矿物英文名称的字母顺序排列。只有三条最强线。 名称后面注有“syn”--synthetic者为人造矿物。
d值是晶体结构决定的不受实验条件影响准确可靠可直接鉴定物相仅适合于结晶物质每一种晶态物质都有其特有的结构也就有独特的衍射花样当试样中包含两种或两种以上的结晶物质时它们的衍射花样同时出现而不会互相干涉
X射线物相分析
1
分析原理
晶体物质，都具有特定的化学组成和晶体结构，它包 括： 晶体结构类型 晶胞大小 晶胞中原子、离子或分子数目种类以及它们所在的位 置等 没有任何两种结晶物质，它们的晶胞大小、质点 的种类和质点在晶胞中的排列方式是完全一致的。因 此，当一定波长的X射线通过晶体时，每一种结晶物 质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用d和 I/I1来表征。
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⑤ 区试验条件，包括： ⑦区 ③ 区 该物相的X射线衍射花样中 Rad.——靶材及射线类型； 物相的物理性质，内容包括 可能测到的最大面间距及相对强度。 λ——X射线的波长，单 ⑧区 ⑨区 位为埃； ——折射率；Sign——光学性质的正负；2V——光轴间的 d值序列。按衍射位置的先 试样来源、制备方式及化学分 Filter——滤波片名称； 夹角；D——密度（Dx为X射线法测定的密度）；mp——熔 后顺序排列的晶面间距d值序 析数据。此外，如分解温度 Dia.——圆柱相机直径； 点；Color——颜色。 ⑥ 区和干涉指数。 （D.F）、转变点（T.P）、摄照 列、相对强度I/I0 、 Cut off——该设备所能 晶体学数据， 温度、热处理、卡片更正等补充 本分区常出现一些具有不同 测得的最大面间距； 信息。 ●② 区 含义的字母，它们为： ④区 Coll.——光阑狭缝的宽 b——宽线或漫散线；d— 度或圆孔的尺寸； 物相的化学式及英文名称。在化学式之后 三强线。两种或两种以上的物质的衍射 —双线；n——不是所有的 I/I0——测量线条相对强 常有数字及大写字母，其中数字表示单胞中 线条中有一些位置相近或相同，但最强 资料上都有的线；nc——与 度的方法（如Calibrated 的原子数，英文字母表示布拉格点阵类型。 线和次强线通常是不相同的，据此，哈 晶胞参数不符的线；ni—— strip 强度标法；Visual 右上角标号的含义：“★”表示数据可靠 纳瓦尔特将d值数列中强度最高的三条 用晶胞参数不能指数化的线； inspection 视觉估计法； ①区 np——空间群不允许的指数； 性高；“i”表示数据经过指标化及强度估计， 线（三强线）的面间距和相对强度提到 Geiger counter 卡片序号，其形式为×-××××。符号 β——因β线存在或重叠而使 但可靠性不如带“★”号者；“○”表示可 diffractometer 盖革计数器 卡片的首位。它们受试验条件影响较小， “-”前面的数字表示卡片的组号，后面的 强度不可靠的线；fr——痕 靠程度低；“C”表示衍射花样数据来自计 能准确反映物质特征。 衍射仪法）； 数字表示卡片在组内的序号，如5-628。最 迹线；+——可能是另一指 Dcorr，abs？——所测d 8 近已出版到第43组。 算；无符号者的可靠程度一般。 数。
X射线物相定性分析实验
X 射线物相定性分析实验一、简述X 射线物相定性分析的原理和方法晶体的X 射线衍射图像是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。
由于每一种结晶无知，都有特定的结构参数，与众不同，其结果是实验得出的衍射图谱都跟一种特定的物质对应。
如果事先对每种单相物质都测定一组晶面间距d 值和相应的衍射强度(相对强度)，并制成PDF 卡片。
将实验测定的衍射图谱数据与粉末衍射文件中某一卡片上的数据相比较，从而判定未知物相。
二、实验过程分析1、制作样品，放入实验样品仓。
开启X 射线衍射仪，打开X 射线衍射仪控制操作系统，校读系统，使X 射线探测器转到起始测量角度。
2、开始测量，设置角度测量范围、操作者和样品名。
3、测量结束，保存数据到相应的专业子目录。
4、打开图谱分析软件，选择图像平滑点数，使图像平滑并打印图像。
5、根据衍射图谱，首先选出衍射峰，测量出对应的2θ和波峰净高度。
6、由布拉格衍射公式换算出晶面间距d ；选最高峰I 1为100，换算出其它峰相应的I/ I 1。
三强线数据如下：d 1 d 2 d 3 I 1 I 2 I 33.25 1.68 2.49 100 51 457、根据三强线进行数字检索，经过d 和相对强度的仔细对比，查得相应的索引数据为：8、在卡片柜里找出卡片号为4-0551的卡片，根据卡片数据列出详细的数据对比如下：实验数据 卡片号4-05512θ d 值 I/ I 1d 值I/ I 1 27.44 3.251 100 3.245 100 36.12 2.486 45 2.489 41 2.297 7 41.25 2.18 19.9 2.188 22 2.054 9 54.42 1.686 51.98 1.68 50 56.71 1.62 14.9 1.624 161.48 8d 1d 2d 3I 1 I 2 I 3 化学式英文名称卡片号3.25 1.69 2.49 100 50 41TiO 2 TiTaniu Dioxide 4-05511.453 669.12 1.36 12 1.36 1669.71 1.349 7 1.347 71.305 11.243 31.2 11.17 4误差定性分析：样品制作的时候，表面不可能绝对平整以及粉末在样品框窗口分布的不均匀，可能导致相对强度的测量没有和PDF卡片理想的吻合。
X射线物相定性定量分析 共56页
3 粉末衍射卡片索引及检索方法
（7）在物相定性分析过程中，尽可能地与其它的相分析结合起 来，互相配合，互相印证。
从目前所应用的粉末衍射仪看，绝大部分仪器均是由计算机 进行自动物相检索过程，但其结果必须结合专业人员的丰富专 业知识，判断物相，给出正确的结论。
3 粉末衍射卡片索引及检索方法
一般来说，拿到一个未知的高分子材料，X射线衍射很快可 以做出如下判断： 1) 晶态还是非晶态，非晶态衍射是漫散的“晕环”， 晶态为 有确定d值的锐衍射峰； 2) 如果是晶态也可以初步判断一下是有机类还是无机类，一 般有机材料晶胞都比较大，衍射线条多在低衍射角区出现，由 于晶体对称性比较低，使衍射线条较少；
C 表示所列数据是从已知的晶胞参数计算而得到； 无标记卡片则表示数据可靠性一般。
（9）第9区间是该物相所对应晶体晶面间距d（Å）； 相对强度I/I1及衍射指标hkl。
在该区间，有时会出现下列意义的字母： b — 宽线或漫散线；d —双线； n — 并非所有资料来源中均有； nc — 与晶胞参数不符； np — 给出的空间群所不允许的指数； ni — 用给出的晶胞参数不能指标化的线； β— 因β线存在或重叠而使强度不可靠的线； tr — 痕迹线；t —可能有另外的指数。
3 粉末衍射卡片索引及检索方法
（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。
常 规 衍 射 仪 所 采 取 的 检 索 程 序 框 图
计算机检索程序框图
3 粉末衍射卡片索引及检索方法
5 物相定性分析所应注意问题 （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。
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实验1 X射线物相定性分析
一、实验目的
1．了解X射线衍射仪的结构及工作原理。
2．掌握X射线衍射物相定性分析的原理、实验方法以及物相检索方法。
二、实验原理
当一束单色X射线照射到某一结晶物质上，由于晶体中原子的排列具有周期性，当某一层原子面的晶面间距d与X射线入射角θ之间满足布拉格（Bragg）方程：2d sinθ= λ（λ为入射X射线的波长）时，就会产生衍射现象。
X射线物相分析就是指通过比较结晶物质的X射线衍射花样来分析待测试样中含有何种或哪几种结晶物质（物相）。
任何一种结晶物质都有自己特定的结构参数，即点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或离子的数目、位置等等。
这些结构参数与X射线的衍射角θ和衍射强度I有着对应关系，结构参数不同则X射线衍射花样也各不相同。
因此，当X射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，不存在两种衍射花样完全相同的物质。
通常用表征衍射线位置的晶面间距d（或衍射角2θ）和衍射线相对强度I的数据来代表衍射花样，即以晶面间距d为横坐标，衍射相对强度I为纵坐标绘制X射线衍射图谱。
目前已知的结晶物质有成千上万种。
事先在一定的规范条件下对所有已知的结晶物质进行X射线衍射，获得一套所有结晶物质的标准X射线衍射图谱（即d-I数据），建立成数据库。
当对某种材料进行物相分析时，只需要将其X射线衍射图谱与数据库中的标准X射线衍射图谱进行比对，就可以确定材料的物相，如同根据指纹来鉴别人一样。
各种已知物相X射线衍射花样的收集、校订和编辑出版工作目前由国际性组织“粉末衍射标准联合委员会（JCPDS）”负责，每一种物相的X射线衍射花样制成一张卡片，称为粉末衍射卡，简称PDF卡，或称JCPDS卡。
通常的X射线物相分析即是利用PDF卡片进行物相检索和分析。
当多种结晶物质同时产生衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加——它们相互独立，不会相互干涉。
逐一比较就可以在重叠的衍射花样
中剥离出各自的衍射花样，分析标定后即可鉴别出各自物相。
三、实验仪器
本实验使用的仪器是丹东方圆仪器有限公司生产的DX-2000型X射线衍射仪，主要由X射线发生器（即X射线管）、测角仪、X射线探测器、计算机控制处理系统等组成。
四、实验步骤
1．样品制备
对于粉末样品，通常要求其颗粒的平均粒径控制在5μm左右，即过320目（约40μm）的筛子，还要求试样无择优取向。
因此，通常应用玛瑙研钵对待测样品进行充分研磨后使用。
对于块状样品应切割出合适的大小，即不超过铝制样品架的矩形孔洞的尺寸，另外还要用砂轮和砂纸将其测试面磨得平整光滑。
2．充填试样
将适量研磨好的试样粉末填入样品架的凹槽中，使粉末试样在凹槽里均匀分布，并用平整光滑的玻片将其压紧；将槽外或高出样品架的多余粉末刮去，然后重新将样品压平实，使样品表面与样品架边缘在同一水平面上。
块状样品直接用橡皮泥或石蜡粘在铝制样品架的矩形孔洞中，要求样品表面与铝制样品架表面平齐。
3．样品测试
（1）开机前的准备和检查
将制备好的试样插入衍射仪样品台，盖上顶盖关闭防护罩；开启水龙头，使冷却水流通；检查X光管窗口应关闭，管电流管电压表指示应在最小位置；接通总电源，打开稳压电源。
（2）开机操作
开启衍射仪总电源，启动循环水泵；等待几分钟后，打开计算机X射线衍射仪应用软件，设置管电压、管电流至需要值，设置合适的衍射条件及参数，开始样品测试。
（3）停机操作
测量完毕，系统自动保存测试数据，关闭X射线衍射仪应用软件；取出试
样；15分钟后关闭循环水泵，关闭水源；关闭衍射仪总电源及线路总电源。
4．物相检索
根据测试获得的待分析试样的衍射数据，包括衍射曲线和d值（或2 值）、相对强度、衍射峰宽等数据，利用MDI Jade软件在计算机上进行PDF卡片的自动检索，并判定唯一准确的PDF卡片。
五、实验报告要求
1．用实验报告专用纸撰写实验报告，简述实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤（并注明相应的测试条件）等。
2．实验结果：将实验数据和物相检索所得到的标准物质数据以表格形式列出，要求写出样品名称（中英文）、PDF卡片编号，实验数据和PDF卡片标准数据中衍射线的晶面间距d值、相对强度值及干涉面指数（HKL）。
3．结论：确定待测试样所属的物相或包含哪几种物相。