XRD

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XRD分析方法介绍

XRD分析方法介绍X射线衍射（X-ray diffraction，简称XRD）是一种非常重要的物质结构表征技术，广泛应用于材料科学、化学、地球科学、生命科学等领域。

它通过将X射线射向样品，然后测量和分析X射线经过样品后的衍射图样，从而得到样品的结构信息。

1.非破坏性：XRD是一种非破坏性分析方法，样品在接受X射线照射后不会发生永久性损伤，可以反复使用。

2.不受样品形态限制：XRD适用于固体、液体、薄膜和粉末等形态的样品，对样品的晶型、晶体结构和晶粒尺寸等信息进行分析。

3.高分辨率：XRD可以提供较高的分辨率，可以检测出样品中微小的结构变化，如晶格畸变、相变等。

4.定量分析：XRD可以进行定量分析，通过衍射峰的强度和位置，可以获取样品中不同晶相的含量，并计算晶格参数、物相纯度等信息。

5.多功能性：除了结构表征外，XRD还可以用于拟合数据、表面分析、粒度分析等应用。

1.菲涅尔衍射法：菲涅尔衍射法是一种传统的XRD方法，主要用于粉末样品的结构分析。

它是通过测量样品晶粒间隔的变化，然后将这些信息转换为衍射图样，从而得到样品的结构信息。

2. Laue衍射法：Laue衍射法是一种快速的结构分析方法，主要用于晶体表面和薄膜样品的分析。

它通过将样品放在X射线束下，然后测量并分析样品中衍射出的X射线图样，从而得到样品的结构信息。

3.粉末衍射法：粉末衍射法是一种广泛应用的XRD方法，主要用于粉末样品的结构分析。

它是通过将样品制成细粉，然后进行衍射测量，并根据布拉格方程计算晶格参数和相量等信息。

4.单晶衍射法：单晶衍射法是一种高精度的XRD方法，主要用于单晶样品的结构分析。

它是通过将样品制成单晶，然后测量和分析样品中衍射出的X射线图样，从而得到样品的三维晶体结构信息。

5.傅立叶变换衍射法：傅立叶变换衍射法是一种用于薄膜和多晶样品的XRD方法，主要用于分析样品中的表面形貌、界面反应等信息。

它是通过将样品经过傅立叶变换，将时域中的信号转换为频域中的信号，然后提取相应的结构信息。

xrd分析

xrd分析
【什么是xrd？（X射线衍射）】
XRD 即X-ray diffraction 的缩写，X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。

【X射线衍射的应用】
物相分:X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析
精密测定点阵参数:常用于相图的固态溶解度曲线的测定
取向分析:包括测定单晶取向和多晶的结构
晶粒大小和微观应力的测定:由衍射花样的形状和强度可计算晶粒和微应力的大小
宏观应力的测定:宏观残留应力的方向和大小，直接影响机器零件的使用寿命
对晶体结构不完整性的研究:包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究
合金相变:包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系
结构分析:新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数
液态金属和非晶态金属;研究非晶态金属和液态金属结构
高温、低温和瞬时的动态分析
小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线
【服务项目】
断面结构分析，纳米材料检测，物质鉴定物相分析物质结构分析应力测试产品质量检测物质成分分析药材结构确证，
【仪器】
X射线衍射原理
X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。

晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的相干散射会发生光的干涉作用，从而使得散射的X射线的强度增强或减弱。

由于大量粒子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。

xrd原理

xrd原理X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）是一种非常重要的材料表征技术，它可以用来分析晶体结构和晶体学性质。

XRD原理的理解对于材料科学和固体物理研究具有重要意义。

本文将对XRD原理进行详细介绍，希望能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。

X射线衍射是一种通过物质对X射线的衍射现象来研究物质结构的方法。

X射线衍射仪是实现这一目的的关键设备，它包括X射线源、样品台、衍射角度测量装置和X射线探测器等部件。

在实验中，X射线源会发出一束单色的X射线，这些X射线经过样品后会发生衍射现象，衍射角度和衍射强度的测量可以提供有关样品晶体结构的重要信息。

X射线衍射的原理基于布拉格定律，即nλ=2dsinθ，其中n为衍射级数，λ为X射线的波长，d为晶格间距，θ为衍射角。

通过测量衍射角和X射线波长，可以计算出晶格间距，从而揭示样品的晶体结构。

对于多晶样品，X射线衍射可以得到晶粒大小和晶粒取向分布等信息。

X射线衍射不仅可以用于固体材料的分析，还可以用于分析液态和非晶态材料。

在液态和非晶态材料的研究中，X射线衍射可以提供材料的局部结构信息，例如原子间的相互作用和配位数等。

因此，X射线衍射在材料科学、物理化学、生物化学等领域具有广泛的应用价值。

除了单晶和多晶材料的分析，X射线衍射还可以用于薄膜、纳米材料和表面结构的研究。

通过X射线衍射技术，可以了解材料的晶体结构、晶格畸变、应变分布等信息，为材料设计和性能优化提供重要参考。

总之，X射线衍射是一种非常重要的材料表征技术，它可以提供关于材料晶体结构的丰富信息。

通过对XRD原理的深入理解，可以更好地应用这一技术进行科研和工程实践。

希望本文对读者有所帮助，谢谢阅读！。

(完整版)XRD技术介绍

在劳厄等发现X衍射不久，W.L.布拉格(Bragg )父子对劳厄花样进行了深入的研究，提出花样中的各个斑点可认为是由晶体中原子较密集的一些晶面反射而得出的，并导出了著名的布拉格定律。
1913年英国布拉格父子（W.H .bragg .WL Bragg)建立了一个公式--布喇格公式。不但能解释劳厄斑点，而且能用于对晶体结构的研究。
晶体的三维光栅 Three-dimensional “diffraction grating”
劳厄想到了这一点，去找普朗克老师，没得到支持后，去找正在攻读博士的索末菲，两次实验后终于做出了X射线的衍射实验。
晶体的三维光栅 Three-dimensional “diffraction grating” Laue spots proves wave properties of X-ray.
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
1962 生理医学 Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 Maurice h.f.Wilkins
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
1985 化学 1986 物理 1994 物理
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 宾尼希G.Binnig 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 沙尔 C.G.Shull
φ
O .
φ
d A . φ. .B
C
d
晶面间距

XRD

点阵常数的精确测定
X射线测定点阵常数是一种间接方法，它直接测量的是某一衍射线
条对应的θ角，然后通过晶面间距公式、布拉格方程计算出点阵常数。以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
根据布拉格方程2dsinθ=λ，则有：
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。
干涉的波程差
=
k
明纹 K为整数暗纹
1 2
X射线衍射波的形成模型
原子或离子中的电子——受迫振动。入射X射线
振动着的电
子成为次生X 射线的波源，
向外辐射与
入射 X 射线同频率的电磁波，称为散射波。
1.2 X射线衍射基本特征
X射线学是以X射线在晶体中的衍射现象为基础的，衍射波具有两个基本特征：衍射方向和衍射强度。衍射方向、强度、线型包含了大量的物质结构信息。衍射方向—— 决定于晶体的点阵类型、点阵常数、晶面指数和X射线波长。衍射强度—— 与上述因素有关外还决定于构成晶体各元素的性质和原子在晶胞中的位置。衍射线型—— 反映了晶体内部的缺陷。
1.3 X射线衍射方向基本方程
1. Laue方程
入射线单位基矢S0 前提条件： • X射线源、观测 A C O CO= -Rl ·S0 衍射加强条件：有：ko=(2/ ) S0 Rl D OD= Rl ·S Rl · （ S－S0 ）= k=(2/ ) S 点与晶体的距离都比晶体的线度衍射线单位基矢S 大的多， • 入射线和衍射线可看成平行光线； • 散射前后的波长不变,且为单色。
1.4 Bragg 方程的讨论

XRD

X射线衍射分析（X-ray diffraction，简称XRD），是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。

将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。

X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等。

X射线衍射分析-样品要求1、金属样品如块状、板状、圆拄状要求磨成一个平面，面积不小于10X10毫米，如果面积太小可以用几块粘贴一起。

2、对于片状、圆拄状样品会存在严重的择优取向，衍射强度异常。

因此要求测试时合理选择响应的方向平面。

3、对于测量金属样品的微观应力（晶格畸变），测量残余奥氏体，要求样品不能简单粗磨，要求制备成金相样品，并进行普通抛光或电解抛光，消除表面应变层。

4、粉末样品要求磨成320目的粒度，约40微米。

粒度粗大衍射强度底，峰形不好，分辨率低。

要了解样品的物理化学性质，如是否易燃，易潮解，易腐蚀、有毒、易挥发。

5、粉末样品要求在3克左右，如果太少也需5毫克。

6、样品可以是金属、非金属、有机、无机材料粉末。

用途1、物相分析衍射图晶体的Ｘ射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其Ｘ射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在一起而产生变化，这就是Ｘ射线衍射物相分析方法的依据。

制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，就成为物相定性分析的基本方法。

鉴定出各个相后，根据各相花样的强度正比于改组分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可对各种组分进行定量分析。

目前常用衍射仪法得到衍射图谱，用“粉末衍射标准联合会（JCPDS）”负责编辑出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片）”进行物相分析。

材料现代测试方法-XRD

You should know something misunderstood by many students: 布拉格公式用反射的模型解释了衍射的方向性问题，晶面并不反射X射线。
布拉格定律
hkl
h1 k1 l1
h2 k2 l2
h3 k3 l3
h4 k4 l4
h5 k5 l5
.
.
.
dhkl dh1k1l1 dh2k2l2 dh3k3l3 dh4k4l4 dh5k5l5 .
X射线的产生
• 封闭式X射线管
X射线的产生
• 旋转阳极靶X射线管
其他X射线源
• 放射源 • 同步辐射
X射线与物质的相互作用
• X射线与物质相互作用时，就其能量转换而言，可分为三部分：1）一部分被散射；2）一部分被吸收；3）一部分透过物质继续沿原来的方向传播。
散射
相干散射（瑞利散射) 非相干散射 (康普顿散射）
1913年，英国Bragg（布喇格父子）导出X射线晶体结构分析的基本公式，即著名的布拉格公式。并测定了NaCl的晶体结构。（1915年获得诺贝尔奖)
1
X射线的本质
X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波长比可见光短得多，介于紫外线与γ射线之间，约为10－2 到102埃的范围。与晶体中的键长相当。
c
d 21 3
b
o
a
晶面(213)及d213
c
d300
b
o
a
晶面(300)及d300
晶面指标hkl及晶面间距dhkl
思考1：对于给定的晶胞，对于任意三个整数hkl（000除外），我们可以画出这个（hkl）晶面吗？相邻晶面的距离可知吗？

XRD

(1)相机结构相机结构
(2)制样 (2)制样
▲平板照相样品要制成细窄片条，长约10mm，宽为2— 3mm，厚以0.5－1mm为宜。 ▲板材需用刀片切片制样。 ▲薄膜可剪制，不够厚时，将几层叠粘在一起，各层保持原拉伸方向一致。 ▲纤维样品则要缠绕在适当大小的框子上，或将一束平行纤维直接固定在框子上，既不能绑松，又要尽量减小张力。
DNA的X光衍射照片的光衍射照片
X射线衍射仪仪器射线衍射仪
ARL X'TRAX射线衍射仪射线衍射仪
用于各种固体样品的定性定量物相分析。可互换的聚焦与平行光学系统和多种附件的组合，满足样品的高低温相变、晶体结构、薄膜、织构及应力测量等分析需要。
多功能高分辨X射线衍射仪多功能高分辨射线衍射仪主要特点：主要特点：
2、多晶衍射仪法
(1)多晶射线衍射仪结构多晶X射线衍射仪结构多晶多晶X射线衍射仪由三部分组成： a．高压发生器，b．测角仪，c. 外围设备(记录仪，仪器处理系统．测角仪控制系统等)。
(2)典型聚集态的照相底片特征典型聚集态的照相底片特征
对应不同材料或物质，它们的衍射环，对称弧(斑)，或弥散环的黑度和直径都是不同的，即衍射强度和衍射方向均不同。同一底片上，各环、弧或斑的黑度也不同。
▼
(6)影响因素 (6)影响因素
多晶衍射仪实验的影响因素主要有三个方面：个方面：
多晶X 多晶X射线衍射在高聚物中的应用
作为一种考察物质微观结构形态的方法，无论在小分子领域，还是在大分子领域，多晶X射线衍射所分析和测定的内容基本上是相同的。高聚物在结构形态上有其自身的复杂性和特殊性，因此，用 X射线衍射考察高聚物时，必须结合具体情况进行分析，以获得对真实情况恰当、准确的理解。

一文看懂X射线衍射仪XRD基本原理

一文看懂X射线衍射仪XRD基本原理X射线衍射仪（X-ray diffraction，简称XRD）是一种用于研究物质结构的仪器。

它基于X射线和物质晶体间的相互作用，通过测量晶体对入射X射线的衍射现象，可以推断出晶体结构的信息。

XRD的基本原理可以概括为以下几个方面：1.X射线的产生：X射线是由高速运动的电子通过高能电压加速器加速而产生的。

当电子的速度足够高时，电子与原子核的相互作用会产生特定能量的X射线。

2.X射线的衍射：当入射X射线与晶体相互作用时，X射线会发生衍射现象。

晶体的晶格结构决定了入射X射线的衍射角度和强度分布，衍射实验可以通过观察衍射图样来分析晶体的结构信息。

3. 布拉格方程：布拉格方程是描述衍射现象的数学关系。

它可以表示为2dsinθ = nλ，其中d为晶胞间距，θ为衍射角度，n为衍射级数，λ为入射X射线的波长。

根据布拉格方程，通过测量衍射角度和已知入射X射线的波长，可以确定晶胞间距d。

4.衍射图样解析：通过观察衍射图样，可以得到衍射峰的位置和强度信息。

每个衍射峰对应一个特定的晶面族，通过解析衍射峰的位置和强度分布，可以确定晶格参数和晶体的结构。

5.数据处理：XRD实验通常会得到一系列衍射峰的位置和对应的强度数据。

为了获得更准确的晶体结构信息，需要进行一系列的数据处理和分析。

常用的处理方法包括数据平滑、背景减除、衍射峰拟合等。

XRD广泛应用于材料科学、物理学、化学等领域，通过分析物质的晶体结构，可以了解材料的晶格参数、晶体缺陷、晶体取向和结晶度等重要信息。

同时，XRD还可以用于粉末衍射、薄膜衍射、单晶衍射等不同类型的实验，以满足不同应用的需要。

总之，X射线衍射仪是一种基于X射线的仪器，通过测量晶体对入射X射线的衍射现象来研究物质的结构。

它的基本原理包括X射线的产生、X射线的衍射、布拉格方程、衍射图样解析和数据处理等方面。

XRD在材料科学和相关领域中具有重要的应用价值。

xrd原理

xrd原理
X光衍射（X-ray diffraction, XRD）是一种常用的材料表征技术，它基于衍射现象来确定晶体结构和晶体学信息。

XRD的
原理可以简单描述为：当一束X射线入射到晶体上时，X射
线与晶体中的原子相互作用并发生衍射现象。

这些衍射光被检测器捕捉到并转化为电信号。

通过对衍射信号的分析，可以得到与晶体结构和晶体学参数相关的信息。

XRD的实验装置通常包括X射线发生装置、样品支架、X射
线检测器和数据分析系统。

X射线源产生一束单色（单波长）
X射线照射到样品上，晶体中的原子会散射入射光束，形成一系列连续圆环状的衍射光斑，这些光斑被检测器捕捉到。

对于非单晶样品，衍射光斑是由多个晶粒散射光所叠加形成的。

因此，XRD测量得到的衍射图谱是由多个衍射峰组成的。

这
些衍射峰的位置、强度和形状与晶体的晶胞参数、晶体中原子的排列以及晶体的定向有关。

通过精确测量衍射峰的位置和强度，并结合适当的理论模型和计算方法，可以从XRD图谱中推导出晶体的晶胞参数、晶体
学组、粒度、应力和晶体的结构信息等。

XRD广泛应用于材料科学、固态化学、地球科学、生物化学
等领域中。

它可以用于分析晶体的组成、纯度、晶体结构的相对定量和定性研究、材料的相变行为以及材料的应力分析等。

XRD

XRD（即X射线衍射）是人类用来研究物质微观结构的第一种方法。

自Debye-Sherrer发明粉末衍射以来，已有90多年的历史。

在这漫长的岁月中，它在晶体结构分析，特别是多晶聚集态的结构（相结构、晶粒大小、择优取向和点阵畸变等）方面作出了巨大的贡献。

成为当今材料研究中不可缺少的工具。

粉末衍射法常用于晶体结构分析，测定晶胞参数，甚至点阵类型，晶胞中原子数和原子位置。

如测定晶胞参数在研究固态相变、确定固溶体类型、测定固溶体溶解度曲线、测定热膨胀系数等方面，都得到了很大的应用。

晶胞参数测定是通过X射线衍射线位置（θ）的测定而获得的，通过测定衍射图谱中每一条衍射线的位置均可得出一个晶胞参数值。

布拉格方程的创立，标志着X射线晶体学理论及其分析方法的确立，揭开了晶体结构分析的序幕，同时为X射线光谱学奠定了基础。

布拉格（W.L.Bragg）方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n是整数。

X射线衍射图，或者说，衍射图谱是如何产生的？当一束X射线照射到一个晶体时，会受到晶体中原子的散射，而散射波就好像是从原子中心发出，每个原子中心发出的散射波又好比一个源球面波。

由于原子在晶体中是周期排列的，这些散射球面波之间存在着固定的位相关系，它们之间又会产生干涉，结果导致在某些散射方向的球面波相互加强，而在某些方向上相互抵消，从而也就出现衍射现象。

即在偏离原入射线方向上，只有在特定方向上出现散射线加强而在存在衍射斑点，其余方向则无衍射斑点。

这就是衍射花样的生产机理。

没错，X射线粉末衍射就是X射线衍射，更严格一点，X射线粉末衍射是X射线多晶衍射的别名，是个形像的称谓。

晶体世界中，分析为单晶和多晶，很多多晶物质，肉眼看起来，就是固体粉末，因此X射线多晶衍射，通常也称为X射线粉末衍射。

铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线穿透，只要他们不太厚。

伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有被观察到的射线，它具有极强的穿透力。

xrd的操作规程及注意事项

xrd的操作规程及注意事项X射线衍射（XRD）是一种常用的材料分析技术，可以用于分析材料的物相组成、结构信息以及晶体品质。

这篇文章将介绍X射线衍射的操作规程及注意事项，帮助读者正确进行XRD实验。

一、XRD的操作规程：1. 实验前准备：在进行XRD实验之前，需要对样品进行适当的制备。

样品应尽可能地细粉，并保持干燥。

如果样品是多晶粉末，可以直接进行测试。

如果样品是单晶，需要进行切片或折射衍射实验。

此外，还需要对X射线源和探测器进行适度的准备和检查，确保它们的工作状态良好。

2. 实验仪器设置：根据样品的性质和研究目的，选择合适的仪器参数进行设置。

这些参数包括入射角、旋转范围、扫描速度等。

3. 样品安置：将样品放置于仪器的样品台上，并使用夹具固定好。

应尽量使得样品均匀分布在样品台上，并避免遮挡X射线束的区域。

4. X射线衍射测量：根据设定的参数，通过仪器软件启动测量程序。

仪器会自动旋转样品台，记录X射线在不同角度下的衍射图样。

5. 数据处理和分析：通过仪器软件或专用的数据处理软件对测得的衍射数据进行处理和分析。

常见的处理方法包括峰识别、峰位测量、峰宽分析等。

二、XRD的注意事项：1. 实验室安全：在进行XRD实验时，应遵守实验室的安全规范，佩戴个人防护装备，如实验手套、护目镜等。

避免直接暴露于X射线源下方。

2. 样品处理：在处理样品时，应避免接触皮肤和口鼻，以免吸入或摄入有害物质。

在使用化学药品时，应注意防护和储存。

3. 仪器操作：在使用X射线衍射仪器时，应仔细阅读仪器操作手册，并按照要求正确操作。

遵守指示灯和警示标志的提示。

4. 样品准备与放置：样品制备需避免出现杂质，并尽量使其粒度均匀。

在放置样品时，要确保样品稳定，避免晃动或掉落。

5. 参数设置：正确选择仪器参数十分重要。

不同样品可能需要不同的参数，例如入射角、旋转范围和扫描速度等。

确保参数的准确性和合理性。

6. 结果解读：在进行数据处理和分析时，需要注意对结果的准确解读。

xrd的工作原理

xrd的工作原理
X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）是一种常用的材料结
构表征方法，它通过测量材料中X射线的衍射现象，来获取材料的
晶体结构信息。

XRD的工作原理主要涉及X射线的产生、衍射现象
的发生以及衍射图谱的解析。

首先，X射线是由X射线管产生的，X射线管中的阴极产生电子，经过加速后撞击阳极产生X射线。

这些X射线具有高能量和短波长，能够穿透晶体表面进入晶体内部。

当X射线穿过晶体时，会与晶体中的原子发生相互作用。

根据
布拉格方程，当X射线的波长和晶体的晶格间距满足一定条件时，X
射线就会被晶体中的原子散射，形成衍射图样。

通过测量这些衍射
图样的角度和强度，就可以得到材料的晶体结构信息。

XRD的工作原理还涉及衍射图谱的解析。

衍射图谱中的峰位和
峰型反映了材料中晶格的排列方式和原子间的相互作用。

通过比对
标准样品的衍射图谱，可以确定材料的晶体结构类型、晶格常数和
晶体取向等信息。

除了晶体结构信息，XRD还可以用于分析材料的晶体缺陷、应
力状态、晶体取向分布等。

通过对衍射图谱的精细解析，可以获取
更多关于材料的微观结构信息。

总的来说，XRD是一种非常有效的材料结构表征方法，它通过
测量材料中X射线的衍射现象，来获取材料的晶体结构信息。

它的
工作原理涉及X射线的产生、衍射现象的发生以及衍射图谱的解析。

通过XRD分析，可以了解材料的晶体结构、晶格常数、晶体缺陷、
应力状态等重要信息，对于材料研究和应用具有重要意义。

XRD基本原理范文

XRD基本原理范文X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）是一种常用的材料结构表征技术，通过测量物质对入射X射线的衍射现象，可以研究材料的晶体结构、晶体取向、晶格参数以及晶格缺陷等信息。

X射线衍射的基本原理是根据布拉格定律，当X射线入射到晶体上时，由于晶体的周期性结构，入射X射线会产生衍射现象，形成一系列衍射斑点。

通过测量衍射斑点的位置、强度和形状等信息，可以得到晶体的结构参数。

X射线衍射实验通常使用摄谱仪来进行，其中包含了X射线源、样品台、衍射器件和探测器等部分。

X射线源通常使用钨或铜靶，通过加热或电子轰击的方式产生X射线。

样品台是用来放置样品的平台，在实验过程中可以进行样品的旋转或倾斜调整，以改变入射角度和观察角度。

衍射器件一般为晶体或粉末样品，用来产生和接收X射线的衍射。

通常使用的晶体有单晶和多晶，单晶用于研究晶体的结构和取向，而多晶用于研究晶体的结构和缺陷。

探测器用来测量衍射的强度和位置，常见的有Geiger-Muller计数管、闪烁计数器和区域探测器等。

在实验过程中，首先调整入射角度和观察角度，使得入射X射线能够满足布拉格定律。

布拉格定律可以表示为：nλ = 2dsinθ，其中n是衍射的级数，λ是X射线的波长，d是晶面的晶格间距，θ是入射角度。

当入射角度满足布拉格定律时，对应的衍射斑点会出现在探测器上。

通过测量衍射斑点的位置和强度，可以得到晶格的结构参数。

衍射斑点的位置可以通过计算得到晶格常数，晶面间距以及晶体的晶体结构等信息。

衍射斑点的强度可以反映晶体的晶格缺陷和取向情况。

比如，晶体中的位错和晶界可以引起衍射斑点的分裂或扩大，而晶体的取向则会导致衍射斑点的分布不均匀。

X射线衍射在材料科学和矿物学等领域具有广泛的应用价值。

在材料科学领域，X射线衍射可以用来研究材料的晶体结构和相变行为，从而了解材料的力学性能和热力学性质。

在矿物学领域，X射线衍射可以用来鉴定和分类矿物样品，确定矿物的属相和晶体结构等信息。

XRD定性分析

生物医学领域的应用
生物矿化作用研究
药物释放行为研究
生物材料结构分析
生物分子相互作用研究
对样品的要求
样品必须是晶体
样品必须均匀
添加标题
添加标题
样品必须无杂质
添加标题
添加标题
样品必须无应力
实验条件的影响
温度：温度变化会影响XRD定性分析的准确性
湿度：湿度过高可能导致样品变质，影响分析结果
注意事项：a. 样品纯度要求高，避免杂质干扰；b. 实验条件要稳定，确保数据准确性；c. 结果分析要严谨，避免误判。
应用范围：广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域，是研究晶体结构的重要手段之一。
衍射峰的识别和比对
结果解读
确定峰位：根据峰位确定物相峰高分析：通过峰高判断物相含量峰宽分析：通过峰宽判断晶体结构半高宽分析：通过半高宽判断晶体取向
高通量XRD技术
定义：高通量XRD技术是一种高效率、高通量的X射线衍射技术，能够快速、准确地获取样品的晶体结构和相组成信息。
应用领域：广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域，尤其在催化剂、电池材料、药物研发等领域具有重要作用。
发展趋势：随着计算机技术和探测器技术的不断发展，高通量XRD技术将进一步提高检测速度和精度，拓展应用领域，为科学研究和技术创新提供更加有力的支持。
未来展望：未来，高通量XRD技术有望与其他分析技术相结合，形成更为强大的综合分析系统，为解决复杂问题提供更加全面的解决方案。
微区XRD技术
定义：利用微小区域内的X射线衍射现象进行物质结构分析的技术
应用领域：材料科学、生物学、医学等
发展趋势：提高检测灵敏度、实现实时动态监测、拓展应用范围

XRD的基本知识

X射线发生器
X射线多晶衍射仪的X射线发生器由X射线管、高压发生器、管压和管流稳定电路以及各种保护电路部分组成。现代衍射用的X射线管都属于热电子二极管，有密封式和转靶式两种。前者最大功率在2.5kw以内，视靶材料的不同而异；后者是为了获得高强度X射线而设计的，一般功率在10kw以上，目前常用的有9kw、12kw和18kw几种。 X射线管实质上是一个真空二极管，给阴极加上一定的电流被加热时，便能放出热辐射电子。在数万伏特高压电场的作用下，这些电子被加速并轰击阳极。阳极又称为靶，是使电子突然减速和发射X射线的地方。常用的阳极材料有Cr、Fe、Co、Ni、 Cu、Mo、Ag、W等。现在最常用的是Cu靶。
多晶X射线衍射仪的基本原理与构造
X射线衍射仪分为单晶衍射仪和多晶衍射仪两种。单晶衍射仪的被测对象为单晶体试样，主要用于确定未知晶体材料的晶体结构。多晶衍射仪也称粉末衍射仪，被测对象通常为粉末、多晶体金属或高聚物等块体材料。多晶衍射仪主要有4部分组成： ①X射线发生器——产生X射线的装置 ②测角仪——测量角度2θ的装置 ③X射线探测器——测量X射线强度的计数装置 ④X射线系统控制装置——数据采集系统和各种电气系统、保护系统。
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X射线的产生
X射线的产生可以有多种方式。常规X射线衍射仪器所配备的X射线发生器，都是通过高速电子流轰击金属靶的方式获得X射线，对于那些特殊的研究工作可以利用同步辐射X射线源。
XRD的基本原理
当一束X射线照射到晶体上时，首先被电子所散射，每个电子都是一个新的辐射波源，向空间辐射出与入射波同频率的电磁波。在一个原子系统中主要是考虑电子间的相互干涉作用，所有电子的散射波都可以近似看作是由原子中心发出的。因此，把每个晶体中每个原子都看成是一个新的散射波源，它们各自向空间辐射与入射波同频率的电磁波。由于这些散射波之间的干涉作用，使得空间某些方向的波始终保持相互叠加，于是在这个方向可以观测到衍射线，而在另一些方向上的波始终是相互抵消的，于是就没有衍射线产生。所以，X射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量的原子散射波相互干扰的结果。

XRD

6. 用XRD能测晶粒尺寸，所以也可测球晶尺寸？
7. 有机/无机纳米插层复合物的XRD判据是什么?
8. 为什么有机/无机复合物的插层晶面族所对应的衍射峰通常比未形成插层结构前变宽？
思考题
4. 哪些方法表征方法可以表征聚合物结晶度？试举两种。 5. XRD可以表征结晶聚合物材料中单元的取向程度？IR表征的是什么单元的取向？ 6. 有机/无机纳米插层复合物的XRD判据是什么?
7. 用XRD能测晶粒尺寸，所以也可测球晶尺寸？
第三节 X射线衍射(XRD) ( X-RAY DIFFRACTION )
3.3.2
结晶度测定
不同拉伸速率下PET纤维的XRD叠加图
不同温度下等温结晶PPN纤维 XRD叠加图
不同力学条件下PPN纤维XRD叠加图
d 应变恒定6倍
c 应变6倍后保持恒应力
b 应变恒定2倍
a 无应变
结晶度测定公式
Sc Xc Sc Sa
CPS
Sc
Sc Sa
2
Sc
Sc
XRD测结晶度数据处理
3.2.1 衍射现象
3.2.1 X射线衍射现象
X射线照射到晶体后产生散射散射X射线在空间传播途中相互叠加
在不同传播方向产生离散的光强空间分布
X射线衍射现象
3.2.2 X射线衍射机理
在X射线照射下，
晶面上每一个基元可视为等同的散射源。
在X射线照射下，
基元发出“次生X射线”（波长等同入射线）
晶面间距：一族晶面相邻晶面间的垂直距离。
晶面与晶面族示意图
晶面与晶面族示意图
不同晶面族的晶面间距
基元排列周期与X射线波长数量级相当 X射线照射晶体衍射效应

XRD技术

XRD 即X-ray diffraction ，X射线衍射，通关对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。

X射线是一种波长很短(约为20～0.06┱)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。

在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。

考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离(10-8nm)相近，1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。

分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。

这一预见随即为实验所验证。

1913年英国物理学家布喇格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布喇格定律： 2d sinθ=nλ 式中λ为X射线的波长，n为任何正整数，又称衍射级数。

其上限为以下条件来表示： nmax=2dh0k0l0/λ， dh0k0l0<λ/2 只有那些间距大于波长一半的面族才可能给出衍射，以此求纳米粒子的形貌。

当X射线以掠角θ(入射角的余角)入射到某一点阵平面间距为d的原子面上时,在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。

布喇格定律简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。

当X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线)，采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中，从每一θ角符合布喇格条件的反射面得到反射,测出θ后，利用布喇格公式即可确定点阵平面间距、晶胞大小和类型;根据衍射线的强度,还可进一步确定晶胞内原子的排布。

这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础。

xrd是什么意思

xrd是什么意思xrd 是什么意思？ xrd 是原子力显微镜，它能够把金属、半导体等固态材料的表面微观形貌展现出来。

因此它还被广泛应用于电子工业、冶金工业、金相分析、半导体研究等领域，所以被称为“万能材料试验机”。

宝石是自然界中硬度最高的物质之一，可以制成许多精美的首饰和装饰品，深受人们喜爱，有的甚至被视作权利和地位的象征，价格也十分昂贵。

但是天然宝石并不都具备宝石的特性，如钻石虽然比较坚硬，但无色透明且没有光泽；绿柱石则呈蓝绿或褐绿色；而刚玉则由于含铁量大且内部组织缺陷较多，所以颜色不鲜艳。

这些差异使得其具有了不同于普通矿物的特殊性质，有些宝石具有放射性，如铀、钍、镭等；有些又对生物体有害，如红色萤石。

在宝石学上，我们常见的，颜色好看，有较强光泽的就叫做宝石。

宝石主要指金刚石、祖母绿、海蓝宝石等几种，其中钻石的名气最响亮。

在珠宝市场里，按照珠宝的切磨抛光程序，将翡翠划分为四个等级：高档的种类是冰种，次之的是糯化种，再次是糯种与豆种，最后是石头。

那么 XRD 是什么意思呢?下面我们就简单介绍一下这方面的知识吧!在宝石学上，依据它的折射率、密度及折射率温度曲线的形状，可分为：玻璃，包括气体，液体或固体，没有任何一种宝石有三相包裹体(固溶体);水晶，二相包裹体，当固体为圆球形的时候为无色透明的，当内部存在针状包裹体时就会产生紫色;芙蓉石，当它不纯净时是白色到粉红色的，纯净时为乳白色，当它的内部不均匀结构时就会产生黄色到橙色调的颜色，另外当它结晶大小改变或者破裂，那么它的颜色会发生变化;绿松石，它的内部的空洞通道决定着绿色和蓝色的程度;青金石，与橄榄石一样，他有两种颜色的，绿色和灰色。

这些都是 XRD 检测法的范畴，只要宝石有问题，通过对 XRD 数值进行分析即可得知结果，这个是宝石鉴定的重要手段。

另外 XRD 可以很清楚地检查矿物中包裹体的类型和数量，从而帮助确认某些矿物的存在，判断矿物的化学成份，评估矿床开采前景等等。

xrd微观应力单位

xrd微观应力单位
X射线衍射（XRD）是一种常用的材料表征技术，可以用于研究晶体的结构和性质。

在XRD实验中，被测样品会被照射一束X射线，然后观察它们在晶体中的衍射情况，从而确定晶体的结构和晶格参数等信息。

除此之外，XRD还可以用来测量材料中的微观应力。

微观应力是指晶体中的局部应力分布，它可以影响材料的宏观性质和性能。

在XRD实验中，如果晶体受到应力的影响，其晶格常数会受到微小的变化，从而引起X射线衍射角的改变。

通过分析这种衍射角的变化，可以计算出晶体中的微观应力。

在XRD中，微观应力的单位通常是以GPa为基础的微米级应力（strain）。

微米级应力是一种衡量晶体中微小应力变化的单位，它表示晶体长度的变化与原始长度的比例，通常用10的负6次方表示（=10^-6）。

因此，微米级应力可以表示为m/m或strain。

XRD微观应力的测量可以被用于研究材料的变形、疲劳和裂纹扩展行为等。

此外，它还可以用于探测晶体中的应力集中区域，从而帮助改进材料的制备和加工方法。

因此，在材料科学和工程领域中，XRD微观应力的测量是一个非常重要的研究方向。