X射线定性分析部分
X-射线粉末衍射法物相定性分析
X 射线粉末衍射法物相定性分析粉末衍射也称为多晶体衍射，是相对于单晶体衍射来命名的，在单晶体衍射中，被分析试样是一粒单晶体，而在多晶体衍射中被分析试样是一堆细小的单晶体（粉末）。
每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。
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。
利用X 射线衍射仪实验测定待测结晶物质的衍射谱，并与已知标准物质的衍射谱比对,从而判定待测的化学组成和晶体结构这就是X 射线粉末衍射法物相定性分析方法。
一.实验目的及要求（1）学习了解X 射线衍射仪的结构和工作原理;（2）掌握利用X 射线粉末衍射进行物相定性分析的原理;（3）练习用计算机自动检索程序检索PDF(ASTM)卡片库，对多相物质进行相定性分析。
二. 实验原理通过晶体的布喇菲点阵中任意3个不共线的格点作一平面，会形成一个包含无限多个格点的二维点阵，通常称为晶面。
相互平行的诸晶面叫做一晶面族。
一晶面族中所有晶面既平行且各晶面上的格点具有完全相同的周期分布。
因此，它们的特征可通过这些晶面的空间方位来表示。
要标示一晶面族，需说明它的空间方位。
晶面的方位（法向）可以通过该面在3个基矢上的截距来确定。
对于固体物理学原胞，基矢为1a ，2a ，3a ，设一晶面族中某一晶面在3基矢上的交点的位矢分别为1r a ，2s a ，3t a ，其中r ，s ，t 叫截距，则晶面在3基矢上的截距的倒数之比为123111::::r s th h h = 其中123,,h h h 为互质整数，可用于表示晶面的法向，就称123h h h 为该晶面族的面指数，记为123()h h h 。
最靠近原点的晶面在坐标轴上的截距为11/a h ，22/a h ，33/a h 。
同族的其他晶面的截距为这组最小截距的整数倍。
在实际工作中，常以结晶学原胞的基矢a ，b ，c 为坐标轴表示面指数。
此时，晶面在3坐标轴上的截距的倒数比记为111::::r s th k l =整数,,h k l 用于表示晶面的法向，称hkl 为该晶面族的密勒指数，记为()hkl 。
X射线测试分析技术-实验报告
X射线测试分析技术——实验报告实验原理：所有的物质，之所以存在差别，是因为物质的原子各类、原子排列方式和点阵参数不同，进而在进行衍射试验时衍射结果不同，呈现不同的衍射花样，并且多相物质的衍射花样只是各单相物质衍射花样的机械叠加，因此我们可以从某物质的衍射花样判断物质中的元素化学结合态。
在实验的过程中，只需要将试样的衍射花样同标准的衍射花样相对比，从中选出相同者就可以确定，但是由于标准的稍微花样不便于保存，因此将各种衍射花样的特征数字化，得到一张“卡片”，加以对比就方便得多了。
实验目的：1）：学习使用jade5.0；2）：掌握X射线分析方法；3）：分析XRD导致的实验误差；实验步骤：安装软件→PDF卡片导入→实验数据导入→数据处理（平滑处理）→实验结果分析定性分析：1）单相物质定性分析1.根据待测相的衍射数据，得出三强线的晶面间距值d1,d2,d3。
2.根据d1值（或d2、d3），在数值索引中检索适当d值，找出与d1d2d3值复合比较好的一些卡片。
3.把待测相的三强线的d值和I/I1值与卡片上的对应值相比较、淘汰一些不相符的卡片，最后获得与实验数据一一吻合的卡片，卡片上所示物质即为待测相。
2）复相物质定性分析当待分析样为多相混合物时，根据混合物的衍射花样为各相衍射花样的叠加，也可对物相逐一进行鉴定，但手续比较复杂。
具体过程为：1.用尝试的办法进行物相鉴定：先取三强线尝试，吻合则可定；不吻合则从谱中换一根（或二根）线再尝试，直至吻合。
2.对照卡片去掉已吻合的线条（即标定一相），剩余线条归一化后再尝试鉴定。
直至所有线条都标定完毕。
定量分析：内标法确定各项含量：选定mg为标样Kmg=2.88 Kmg2zn=11.27根据绝热法，如果一个相中存在N个相，其中X相的质量分数为：W X=I XiK A X∑I iK A iNi=AImg=9400 Img2zn=2100Wmg=（9400/2.88）/（9400/2.88+2100/11.27）=0.946 Wmg2zn=1-Wmg=0.54根据卡片计算点正常数:Mg为密排六方,计算a、c，（100）面d=2.7782（002）面d=2.6050dℎkl′=√43ℎ2+ℎk+k2a2+(lc)2带入计算得：a=3.208 c=5.210物相分析注意事项：1）要注意的是，计算机并不能自动消除式样花样或原始卡片带来的误差。
实验：X射线衍射法进行物相定性分析1
X射线衍射法进行物相定性分析实验目的及要求⏹了解X射线衍射仪的结构和工作原理；⏹掌握无机非金属材料X射线衍射分析的制样方法；⏹掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤。
物相定性分析的基本原理2dsinθ=λ晶胞中原子种类、数量、排列方式（1） 任何一种物相都有其特征的衍射谱；任何两种物相的衍射谱不可能完全相同；多相样品的衍射峰是各物相衍射峰的机械叠加。
（2）制备标准单相物质的衍射花样：PDF卡片待分析物质(样品)的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相实验设备与结构D/max-RB型X射线衍射仪D/Max-RB型X射线衍射仪构造示意图主要组成部分有X射线发生器、测角仪、探测器、计算机控制处理系统等。
一、X射线管1、X-ray产生原理凡是高速运动的电子流或其它高能辐射流（如γ射线，X射线，中子流等）被突然减速时均能产生X射线。
热能 + 电磁波2、X射线机X射线管是X射线机的核心部件。
封闭式热阴极X射线管：热阴极、阳极、窗口、聚焦座、管座等滤波片可以获得近似的纯的kα辐射源为避免样品强烈吸收入射X射线产生荧光幅射，对分析结果产生干扰。
必须根据所测样品的化学成分选用不同靶材的X 射线管。
原则是：靶材的Kα谱应位于试样元素K吸收限的右近邻或左面远离试样元素K吸收限的低质量吸收系数处。
二、测角仪测角仪是X射线衍射仪的核心部件梭拉光栏梭拉光栏防散射光栏衍射仪的光路图X射线经线状焦点S发出，经发散狭缝DS后，成为扇形光束照射在平板试样上，产生衍射，衍射线经接收狭缝RS进入探测器（即计数管）后被转换成电信号记录下来。
为了限制X射线的发散，在照射路径中加入S1梭拉光栏限制X射线在高度方向的发散，加入DS发散狭缝光栏限制X射线的照射宽度。
试样产生的衍射线也会发散，同样在试样到探测器的光路中也设置防散射光栏SS、梭拉光栏S2和接收狭缝光栏RS，这样限制后仅让聚焦照向探测器的衍射线进入探测器，其余杂散射线均被光栏遮挡。
◆工作时，试样与探测器同时转动，但转动的角速度为1 ： 2的比例关系。
X射线荧光光谱仪制样要求
X射线荧光光谱仪制样要求1、定量分析定量分析是对样品中指定元素进行准确定量测定。
定量分析需要一组标准样品做参考。
常规定量分析一般需要5个以上的标准样品才能建立较可靠的工作曲线。
常规X射线荧光光谱定量分析对标准样品的基本要求：(1)组成标准样品的元素种类与未知样相似(最好相同)；(2)标准样品中所有组分的含量应该已知；(3)未知样中所有被测元素的浓度包含在标准样品中被测元素的含量范围中；(4)标准样品的状态(如粉末样品的颗粒度、固体样品的表面光洁度以及被测元素的化学态等)应和未知样一致，或能够经适当的方法处理成一致。
标准样品可以向研制和经营标准样品的机构(如美国的NIST等)购买，如果买不到合适的标准样品，可以委托分析人员研制，但应考虑费用和时间的承受能力。
2、定性分析与半定量分析定性分析和半定量分析不需要标准样品，可以进行非破坏分析。
半定量分析的准确度与样品本身有关，如样品的均匀性、块状样品表面是否光滑平整、粉末样品的颗粒度等，不同元素半定量分析的准确度可能不同，因为半定量分析的灵敏度库并未包括所有元素。
同一元素在不同样品中，半定量分析的准确度也可能不同。
大部分主量元素的半定量分析结果相对不确定度可以达到10%(95%置信水平)以下，某些情况下甚至接近定量分析的准确度。
半定量分析适用于：对准确度要求不是很高，要求速度特别快(30min以内可以出结果)，缺少合适的标准样品，非破坏性分析等情况。
另外，分析样品中，除要求分析的感兴趣元素外，其他元素或组分的含量也必须预先知道。
如Li2O-B2O3-SiO2系的玻璃，由于常规不能分析Li2O和B2O3，所以必须用其他方法(如AA，ICP-AES等)测出它们的含量，然后用X射线荧光光谱法测定其他元素。
X射线定性--定量分析
1 吸收因子 2
将与相含量无关的物理量与强度因子分别用常数C及K表示：
1 e4 3 C I0 2 4 32R m c
衍射线强度公式可简化为：
1 2 1 cos2 2 2 M K 2 Fhkl Phkl e 2 V0 sin cos
V I CK 2
对于由n个相组成的多相混合物，设第j相为待测相，假定该相参加衍射 的体积为Vj，强度因子为Kj（C为物理常量），由该相产生的衍射线强 度为：
各吸收系数用其它量取代，好像把吸收效应从基体中冲洗出去，故称为基体冲 洗法。另外其推导的K值与内标物质加入量的多少无关，且测算容易，因此也
常称为K值法。
K值法与内标法的主要区别在于对比例常数K的处理上不同。内标法的比 例常数K与内标物质含量有关，而K值法的比例常数K与内标物质含量无关。
公式推导： 设待测试样中含有n个相，要测其中j相的含量（Wj）
(4) 计算待测相的含量 由测量待测相的复合试样所得的Ij和IS、S相的掺入量Ws、
预先测出的Kjs计算出W’j ，再利用关系式W’j=Wj/(1-Ws) 即可求出Wj。
Ws W j ； W j I s Ks 1 Ws
' j
Ij
W j'
测试实例：
待测试样：由莫莱石（M），石英（Q）和方解石（C）三个相组成
K值法的优点：
1. K值与待测相和内标物质的含量无关。因此可以任意选取内标物质的
含量 2.只要配制一个由待测相和内标物质组成的混合试样便可测定K值，因
此不需要测绘定标曲线
3.K值具有常数意义，只要待测相、内标物质、实验条件相同，无论待 测相的含量如何变化，都可以使用一个精确测定的K值
三、绝热法
荧光X射线分析的定量方法(FP法定量)
工作曲线法：工作曲线法也叫经验系数法，需要三个以上有
含量梯度的标准样品建立强度与含量关系的工作曲线,再使 用工作曲线测试含量的方法.分析准确度高，对标样依赖性 强。可以只分析关心的元素。
ＦＰ法 (基本参数法) ： FP法也叫基本参数法，可以没有标
样或1～2个标样通过理论计算的方法。对大多数样品都有效， 但必须进行准确度的验证.分析准确度次于工作曲线法。但 要求对组成元素全部分析，最后归一。
到各元素的总量为100%.
灵敏度系数
元素灵敏度系数＝測定強度／理论強度 灵敏度曲线
FP法定量系统
強度测定
标准试料
特征
１ 定性
２ 定量 元素指定
３ 定量 元素指定
不使用
对組成完全不清楚
内存灵敏度系数 的未知样品有效
不使用
内存灵敏度系数
使用和未知样品类 期待提高定量分析
似的标准样品
精度
由于样品厚度引起的X線強度变化
对FP法含有量的计算 -----逐次近似计算法
➢ 1.测试各元素的测定强度; ➢ 2.根据各元素的测定强度计算出各元素的初始定量值; ➢ 3.根据各元素的初始定量值计算出各元素的理论强度; ➢ 4.推定测定强度=理论强度×元素的感度系数; ➢ 5.通过测定强度与推定测定强度的比较、计算; ➢ 6.进行各元素的定量值的修正(总量向100%靠近); ➢ 7.如果各元素的总量达不到100%,将又重复步骤3---步骤6,直
对全元素的评估正确与否是FP法分析结果好坏的关键!
几种分析方法的比较
分析方法
准确度 标样量
定性定量FP法
低
0
定量FP法（无标样）
0
定量FP法（标样）
XRD实验物相定性分析
XRD实验物相定性分析一、实验目的1、学习了解X射线衍射仪的结构和工作原理。
2、掌握X射线衍射物相定性分析的原理和实验方法。
3、掌握X射线分析软件Jade5.0和图形分析软件OriginPro的基本操作。
二、实验仪器D8 Advance型X射线衍射仪组成：主要由X射线发生器、测角仪、辐射探测器、记录单元及附件（高温、低温、织构测定、应力测量、试样旋转等）等部分组成。
核心部件：测角仪（1）测角仪C-计数管；S1、S2-梭拉缝；D-样品；E-支架；K、L-狭缝光栏；F-接受光栏；G-测角仪圆；H-样品台；O-测角仪中心轴；S-X射线源；M-刻度盘；图1. 测角仪结构原理图图2. 测角仪的光路图X射线源S是由X 射线管靶面上的线状焦斑产生的线状光源。
线状光源首先通过梭拉缝S1，在高度方向上的发散受到限制。
随后通过狭缝光栅K，使入射X射线在宽度方向上的发散也受限制。
经过S1和K后，X射线将以一定的高度和宽度照射在样品表面，样品中满足布拉格衍射条件的某组晶面将发生衍射。
衍射线通过狭缝光栏L、S2和接受光栏F后，以线性进入计数管C，记录X射线的光子数，获得晶面衍射的相对强度，计数管与样品同时转动，且计数管的转动角速度为样品的两倍，这样可以保证入射线与衍射线始终保持2θ夹角，从而使计数管收集到的衍射线是那些与样品表面平行的晶面所产生的。
θ角从低到高，计数管从低到高逐一记录各衍射线的光子数，转化为电信号，记录下X射线的相对强度，从而形成 2—I的关系曲线，即X射线衍射花样。
相对（2）X射线发生器图3. X射线产生装置X 射线管实际上就是一只在高压下工作的真空二极管，它有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极，它们被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
X射线管提供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。
当钨丝通过足够的电流使其发生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间、使得电子云被拉往阳极。
X射线衍射定性相分析
X射线衍射定性相分析1 引言生产和科研中，常使用钢铁、有色金属和各种有机和无机材料，往往需要用X射线衍射技术分析它们属何种物质和属哪种晶体结构，得出分子式，这是定性相分析的主要内容。
通常的化学分析法如容量法、重量法、比色法、光谱法等，给出的是组成物体的元素及其含量，难于确定它们是晶体还是非晶体，单相还是多相，原子间如何结合，化学式或结构式是什么，有无同素异构物相存在等。
而这些信息对工艺的控制和物质使用性能则颇为重要。
X射线相分析方法恰恰在解决这些问题方面有独到之处，且所用试样量少，不改变物体化学性质，因而成为相分析的重要手段。
它与化学分析等方法联合运用，能较完满地解决相分析问题，因而X射线衍射方法是经常应用的不可或缺的重要综合分析手段之一。
2 定性相分析的理论基础多晶体物质其结构和组成元素各不相同，它们的衍射花样在线条数目、角度位置、强度上就显现出差异，衍射花样与多晶体的结构和组成 (如原子或离子的种类和位置分布，晶胞形状和大小等) 有关。
一种物相有自己独特的一组衍射线条 (衍射谱)，反之，不同的衍射谱代表着不同的物相，若多种物相混合成一个试样，则其衍射谱就是其中各个物相衍射谱叠加而成的复合衍射谱，从衍射谱中可直接算得面间距d值和测量得到强度I值。
在实际工作中七个晶系叫法有多种，英文名称也不尽相同。
物相的X射线衍射谱中，各衍射线条的角度位置及衍射强度会随所用辐射波长不同而变，直接使用衍射图谱对比分析并不方便。
故而总是将衍射线的角按转换成d值，而d值与相应晶面指数hkl则巧妙地用已知晶体结构的标准数据文件卡片关联起来。
强度I也不需用强度公式直接计算，而是巧妙地转换成百分强度，即衍射谱线中最强线的强度，其他线条强度则为，这样，d值及便成为定性相分析中常用的两个主要参数。
上面提到的标准数据文件卡片，以前称为ASTM卡片，现在称为粉末衍射文件PDF，是用X射线衍射法准确测定晶体结构已知物相的d值和I值，将d值和及其他有关资料汇集成该物相的标准数据卡片。
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。
《仪器分析》教案3- X射线光谱法
第5章X射线光谱法5．1教学建议一、从光谱定性分析和定量分析的依据和方法入手，在了解X射线光谱法的基本原理的基础上，介绍X射线吸收法、X射线荧光法及X射线衍射法的原理及应用。
二、在通用光谱分析仪器结构的总框架下，介绍X射线吸收法及X射线荧光法分析仪结构的特点。
5．2主要概念一、教学要求：（一）、掌握X射线发射、吸收、散射和衍射及内层激发电子的驰豫过程的基本原理；（二）、掌握X射线光谱法分析仪器的结构组成及特点；（三）、掌握X射线荧光法的基本原理、仪器的结构组成及应用；（四）、了解X射线吸收法及X射线衍射法的基本原理与应用。
二、内容要点精讲第一节X荧光的产生X射线荧光产生机理与特征X射线相同，只是采用X射线为激发手段。
所以X射线荧光只包含特征谱线，而没有连续谱线。
当入射X射线使K层电子激发生成光电子后，L层电子落人K层空穴，这时能量差ΔE＝EL一EK，以辐射形式释放出来，产生Kα射线。
为区别于电子击靶时产生的特征辐射，由X射线激发的特征辐射称为二次特征辐射，也称为X荧光。
根据测得的X射线荧光的波长，可以确定某元素的存在，根据谱线的强度可以测定其含量。
这就是X射线荧光分析法的基础。
第二节X射线荧光光谱仪X射线荧光在X射线荧光光谱仪上进行测量。
根据分光原理，可将X射线荧光光谱仪分为两类：波长色散型(晶体分光)和能量色散型(高分辨率半导体探测器分光)。
(一)波长色散型X射线荧光光谱仪(Wavelength Dispersive, WDXRF)波长色散型X射线荧光光谱仪由X光源、分光晶体和检测器三个主要部分构成，它们分别起激发、色散、探测和显示的作用。
由X光管中射出的X射线，照射在试样上，所产生的荧光将向多个方向发射。
其中一部分荧光通过准直器之后得到平行光束，再照射到分光晶体(或分析晶体)上。
晶体将入射荧光束按Bragg方程式进行色散。
通常测量的是第一级光谱(n=1)，因为其强度最大。
检测器置于角度为2θ位置处，它正好对准入射角为θ的光线。
x-射线粉末衍射法物相剖析[整理版]
![x-射线粉末衍射法物相剖析[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/46cd9bd059f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e9246f.png)
X－射线粉末衍射法物相分析一、X-射线粉末衍射法物相分析原理X-射线衍射法物相分析，可分为定性分析和定量分析，本文主要介绍定性分析方法。
所谓X射线物相定性分析就是根据x射线对不同种晶体衍射而获得的衍射角、衍射强度数据，对晶体物相进行鉴定的方法。
晶体是由质点(原子、离子、分子)在空间周期地排列而构成的固体物质。
在粉末晶体或多晶样品中含有千千万万个小晶粒，它们杂乱无章、取向机遇地聚集在一起。
当一束单色x射线照射到某一个小晶粒上，由于晶体具有周期性的结构，当点阵面距d与X射线入射角θ之间应符合布拉格(Bragg)方程: 2 d(hkl)Sinθ＝ 时，就会产生衍射现象。
图1：晶体衍射示意图每一种结晶物质，都有其特定的结构参数，即点阵类型、晶胞大小、单胞中原子(离子或分子)的数目及其位置等等，而这些参数：在x射线的衍射图上均有所反映。
所以尽管物质的种类有千千万万，但却难以找到两种衍射图完全相同的物质。
粉末衍射线条的数目、位置及其强度，就象人的指纹一样，反映了每种物质的特征，因而可以成为鉴别物相的标志。
如果将几种物相混合进行x射线衍射，则所得到的衍射图将是各个单独物相的衍射图的简单迭加。
根据这一原理，就有可能从混合物的衍射图中将各个物相一个个鉴别出来。
混合物中某种物质的衍射强度与其在混合物中的含量成正比。
含量大，衍射强度大；否则变小。
二、X射线衍射仪为了获得晶体的x射线衍射图，目前多采用衍射仪法。
射仪法具有操作方便、速度快、衍射强度准确等优点。
1．基本结构。
X射线衍射仪基本包括三个部分：X射线发生器。
用于产生X射线，常用的阳极靶元素是Cu，入射X射线波长 为1.54Å。
电子学系统。
将样品的衍射信号转换成一个与衍射强度成正比数字讯号用电脑记录下来。
测角仪。
测量X射线入射角，过滤入射线和衍射线，确定计数管位置。
三、结果处理1. 衍射图的标识。
样品标号，样品反应条件，如反应物、反应时间、反应温度等。
根据衍射峰位置及强度查索粉末衍射卡片确定样品物相，标出衍射峰对应衍射面的点阵面指数：hkl。
X射线衍射原理操作及结果分析-XRD全面介绍
思考题
1.简述X射线衍射分析的特点和应用； 2.简述X射线衍射仪的结构和工作原理；
X射线衍射一般分为：
单晶X射线衍射 多晶粉末X射线衍射
2. 实验仪器及实验操作
2.由阴极灯丝、阳极、聚 焦罩等组成,功率大部分在1～2千瓦。可拆 卸式X射线管又称旋转阳极靶,其功率比密闭 式大许多倍,一般为12～60千瓦。常用的X射 线靶材有W、Ag、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、 Cu等。
晶面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点 的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质 的衍射数据d和I／I1是其晶体结构的必然反映，因而可以 根据它们来鉴别结晶物质的物相。
布拉格方程
此式的物理意义在于：规定了X射线在晶体内产生衍射 的必要条件，只有d、θ、λ同时满足布拉格方程时， 晶体才能产生衍射。
4
O2 (4e)
0.1488(2)
0.9779(1)
0.2382(7)
4
O3 (4e)
0.1709(8)
0.0469(9)
0.0437(1)
4
O4 (4e)
0.1613(1)
0.2622(8)
0.1834(1)
4
O5 (4e)
0.4294(5)
0.0872(5)
0.3307(7)
4
O6 (4e)
0.6965(8)
x, y, z (in units of lattice constants a = 8.6071(1)Å, b = 8.5931(8)Å, c = 12.0410(1)Å and β = 90.587(2)°) for carbon-coated Li3V2(PO4)3
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
X射线衍射分析,jade综述
第一篇X射线衍射分析实验一X射线衍射物相定性分析一、实验目的与任务1．熟悉常用X射线衍射分析软件的操作界面。
2．学会使用X射线衍射分析软件进行单物相的定性分析。
3．学会使用X射线衍射分析软件进行多物相的定性分析。
二、定性相分析的原理与步骤.1 定性分析的基本原理根据晶体对X射线的衍射特征——衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质的物相的方法，就是X射线物相分析法。
每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。
没有任何两种物质，它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。
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，它们的特征可以用各个反射面网的间距d和反射线的相对强度I/I0来表征。
其中面网间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I0是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。
2 Jade分析软件简介Jade分析软件是Mdi（Materials Date，Inc）的产品，具有x射线衍射分析的一些基本功能如：平滑、Ka分离、去背底、寻峰、分峰拟合、物相检索、结晶度计算、晶粒大小和晶格畸变分析、RIR值快速定量分析、晶格常数计算、图谱指标化、角度校正、衍射谱计算等功能。
从Jade6.0开始增加了全谱拟合Rietveld法定量分析，还可以对晶体结构进行精修。
Jade 5.0的常用工具栏和手动工具栏的基本功能见下图1和图2。
图1 Jade5.0常用工具栏图2 Jade5.0手动工具栏3 Jade定性分析的步骤Jade物相定性分析，它的基本原理是基于以下三条原则：（1）任何一种物相都有其特征的衍射谱；（2）任何两种物相的衍射谱不可能完全相同；（3）多相样品的衍射峰是各物相的机械叠加。
因此，通过实验测量或理论计算，建立一个“已知物相的卡片库”，将所测样品的图谱与PDF卡片库中的“标准卡片”一一对照，就能检索出样品中的全部物相。
X射线衍射分析,jade
第一篇X射线衍射分析实验一X射线衍射物相定性分析一、实验目的与任务1．熟悉常用X射线衍射分析软件的操作界面。
2．学会使用X射线衍射分析软件进行单物相的定性分析。
3．学会使用X射线衍射分析软件进行多物相的定性分析。
二、定性相分析的原理与步骤.1 定性分析的基本原理根据晶体对X射线的衍射特征——衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质的物相的方法，就是X射线物相分析法。
每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。
没有任何两种物质，它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。
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，它们的特征可以用各个反射面网的间距d和反射线的相对强度I/I0来表征。
其中面网间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I0是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。
2 Jade分析软件简介Jade分析软件是Mdi（Materials Date，Inc）的产品，具有x射线衍射分析的一些基本功能如：平滑、Ka分离、去背底、寻峰、分峰拟合、物相检索、结晶度计算、晶粒大小和晶格畸变分析、RIR值快速定量分析、晶格常数计算、图谱指标化、角度校正、衍射谱计算等功能。
从Jade6.0开始增加了全谱拟合Rietveld法定量分析，还可以对晶体结构进行精修。
Jade 5.0的常用工具栏和手动工具栏的基本功能见下图1和图2。
图1 Jade5.0常用工具栏图2 Jade5.0手动工具栏3 Jade定性分析的步骤Jade物相定性分析，它的基本原理是基于以下三条原则：（1）任何一种物相都有其特征的衍射谱；（2）任何两种物相的衍射谱不可能完全相同；（3）多相样品的衍射峰是各物相的机械叠加。
因此，通过实验测量或理论计算，建立一个“已知物相的卡片库”，将所测样品的图谱与PDF卡片库中的“标准卡片”一一对照，就能检索出样品中的全部物相。
X射线衍射定性分析
云冈石窟新鲜及风化砂岩的成分测试
仪器参数： 采用 RINT 2000（日本理学制造）X-射线衍射仪仪器进行岩 石矿物成分分析，选用铜靶作为靶材；狭缝设置为 DS=SS=1°及 RS=0.15mm；
电压和电流分别为 40kV 和 40mA，衍射角 2θ 范围是 575°。 将样品研磨成粉末后，压入玻璃槽中，然后放置在样品台上 进行检测。
风化砂岩的XRD图谱分析
从风化样品的XRD谱图（图3-4） 上得知，除了石英，微斜长石之 外，在9°、27°、46°附近有 衍射峰对应着白云母的特征衍射 峰，其最高的主峰与石英的主峰 相重叠。 而12.5°、25°附近的衍射峰对 应着高岭石的特征峰。 故推知，云冈风化砂岩样品的主 要矿物是石英、高岭石、微斜长 石、白云母等。
总
XRD定性分析优点： 1、XRD可分析的样品比较广泛,只要 具有晶体结构,都可以进行分析,包括 无机物,有机物和金属等； 2、精确度高； 3、所需要样品量少，不破坏检材， 能准确地进行物相分析。 缺点：对于单物相或两三种物相混合 物的物相鉴定是比较可靠和可行的, 但对于多物相混合物, 由于每一个物 相都有许多根衍射线条并且不可避免 的会发生重叠, 故会导致这项工作十 分复杂和繁琐。
新鲜砂岩的XRD图谱
从XRD的谱图（图3-3）上可见，2θ 角为21°、26.8°、36°附近的衍 射峰对应着石英的特征峰，而30°、 36°、48°、44°附近的衍射峰则 对应着方解石的特征峰；在23.5°、 26.5°、27.5°、27.8°、51°附近 都有衍射峰，这些峰对应着微斜长石 和钠长石的特征峰。 由于23.5°、26.5°附近的峰相对弱 一些，说明此试样中主要的长石类为 钾长石及少量的钠长石。 此外，由于24°、31°、44.5°、 50°左右的衍射峰很强，跟白云石 和铁白云石相对应，所以推知，该矿 物中可能含较高的铁白云石和一部分 白云石。
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图一：W 的 PDF 卡片图二：Cu 的 PDF 卡片
4.3 由 Origin 作出衍射图样并标峰如下图所示
W Cu
图三：SYK1100 衍射图样及标峰 4.4SYK1100 数据定性分析结果总结如下：
线条编号 2 θ （度） d 1 40.280 2 43.339 3 50.461 4 58.260 5 73.179 6 74.139 7 86.970 8 89.959 9 95.129 10 100.610 11 114.930 12 116.961 物相 W Cu Cu W W Cu W Cu Cu W W Cu HKL 110 111 200 200 211 220 220 311 222 310 222 400
实验三定性物相分析
一、实验目的 熟悉 X 射线定性物相分析的原理和方法 二、实验原理 ① 基本原理 某种成分结晶物质的结构类型和点阵常数是一定的，因而当一定波长的 X 射线和试样相互作用后，会产生唯一的，与其相对应的衍射花样（该花样通常以 衍射线的位置和相对强度表征） ，不可能有两种或多种晶体物质给出完全相同的 多晶体衍射花样，也不可能有两种或多种多晶体衍射花样对应同一种结晶物质。 因而可以依据所获得的多晶体 X 射线衍射花样确定晶体物质的种类。 ② PDF 卡片索引 PDF 卡片是主要记录 d—������ ������������ 数组（代替衍射花样制备衍射数据） ，使人们能 从数量众多的卡片中迅速地查到多需要的卡片而编辑的一种工具书。 在其他配套 资料中查到物质相应卡片编号后即可进行 PDF 卡片检索。 ③哈氏无机数值索引 该索引的编排方法是每个相作为一个条目，在索引中占一个横行。每个条目 中的内容包括：衍射花样中 8 条强线的晶面间距（以������为单位）和相对强度，并 且以相对强度递减顺序依次排列，其后市化学式、卡片编号。 该索引有个规律是相邻几行第二强峰的 d 值相等， 可以作为检索过程中的参 考坐标。另外，由于试样的相组成和配比不同，实验条件（如辐射波长等）也有 差异，这些都会影响衍射线的相对强度（受外界影响很大） ，最强线对应的面间 距也可能有所改变（受外界影响小些，相对误差为 ±0.01） ，故在索引过程中需 采用三强线法，每个相的三条强线的 d 值，以������1 ������2 ������3 、������2 ������3 ������1 、������3 ������1 ������2 的排列 顺序出现三次。 ④无机字母索引 该索引是按照相英文名称的第一个字母顺序编排条目。 每个条目占一个横行， 最前面的是物相英文名称，后面依次是化学式、三条强线的面间距 d 值（对应的 相对强度写在 d 值右下角） 、卡片编号，最后是参比强度（������ ������������ ） 。 当已知试样的化学成分时，利用这种索引比较方便。 三、实验步骤 将制备好的试样片插入衍射仪中，得到衍射仪的衍射峰记录曲线。从低角度 开始将每一条衍射线编号，并得到相应 2θ 、d、I 值，列入表格。 本次实验分为两组 SYK1100 为必作项目，SYK-6100 为选作项目。 四、实验数据处理（SYK1100 部分）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 d 3.66 2.69 2.51 2.32 2.20 2.07 2.01 1.98 1.83 1.69 1.60 1.48 1.45 1.42 1.35 1.35 1.31 1.26 2θ 24.31 33.33 35.81 38.82 41.02 43.68 45.13 45.80 49.65 54.22 57.72 62.57 64.14 65.62 69.51 69.76 72.01 75.63 0.04 0.08 0.09 0.11 0.12 0.14 0.15 0.15 0.18 0.21 0.23 0.27 0.28 0.29 0.32 0.33 0.35 0.38 比例 1 1.85 2.13 2.49 2.77 3.12 3.32 3.41 3.98 4.68 5.25 6.08 6.36 6.62 7.33 7.38 7.79 8.48 序号 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 d 1.23 1.21 1.19 1.16 1.14 1.10 1.06 1.04 1.01 1.00 0.99 0.96 0.95 0.92 0.91 0.90 0.88 0.85 2θ 77.79 78.82 80.76 83.08 85.01 88.64 93.79 95.72 99.86 101.25 102.33 106.68 108.12 112.97 116.14 117.56 122.42 128.73 0.39 0.40 0.42 0.44 0.46 0.49 0.53 0.55 0.59 0.60 0.61 0.64 0.66 0.70 0.72 0.73 0.77 0.81 比例 8.89 9.09 9.47 9.92 10.30 11.01 12.02 12.40 13.21 13.48 13.68 14.51 14.78 15.68 16.25 16.49 17.32 18.33
2.24 2.09 1.81 1.58 1.29 1.28 1.12 1.09 1.04 1.00 0.91 0.90
62 100 40 13 26 19 8 17 6 13 3 1
表三：定性相分析数据表
五、实验数据处理（SYK-6100 部分） 5.1 与四中同理先计算������������������2 ������ ，观察是否会呈现一定的比例关系，如下表所示， 但似乎没有什么规律。所以只能用本次实验的基本原理老老实实进行数据检索。
108.12 0.95 112.97 0.92 116.14 0.91 117.56 0.90
LiF
表五：定性相分析数据表
表四：原始数据处理
α Fe2O3
LiF
图四：SYK-6100 衍射图样及标峰
5.2
SYK-6100 数据定性分析结果总结如下：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 2θ 度 24.31 33.33 35.81 38.82 41.02 43.68 45.13 45.80 49.65 54.22 57.72 62.57 64.14 65.62 69.51 69.76 72.01 75.63 77.79 d I 3.66 18 2.69 72 2.51 59 2.32 69 2.20 22 2.07 2 2.01 100 1.98 2 1.83 29 1.69 43 1.60 11 1.48 32 1.45 36 1.42 49 1.35 4 1.35 2 1.31 12 1.26 8 1.23 3 13 8 20 12 14 12 5 6 2 7 17 13 7 12 22 LiF LiF LiF 物相 HKL 012 104 110 111 113 202 200 024 116 018 214 300 220 208 1010 或119 220 036 311 223 128 222 0210 134 226 2110 1112 或404 400 232或316 324或01 14 140或02 13 331 048 1310 420 两相重叠线 备注
表一、原始数据处理表二、按比例关系分类 4.2 由表二可知该样品可能只有两相，而且其中一相为面心立方结构、另一相为 简单立方或体心立方结构。这样便可以缩小检索范围，简化检索程序。 结合表二及强度值，将检索前三强 d 值分为两类，2.24,1.58,1.29 以及 2.09,1.81,1.28 分别进行检索。果然，效果很好，很快查出二者分别对应于 4-806 W 和 4-836 Cu ，对于前八强中大角度的情况也都能一一对应，检索结果的正确 性得以验证。
LiF
LiF
卡1 80.76 1.19 83.08 1.16 85.01 1.14 88.64 1.10 93.79 1.06 95.72 99.86 101.25 102.33 106.68 1.04 1.01 1.00 0.99 0.96
LiF
两相重叠线
两相重叠线
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 d 2.24 2.09 1.81 1.58 1.29 1.28 1.12 1.09 1.04 1.00 0.91 0.90 2θ 40.28 43.34 50.46 58.26 73.18 74.14 86.97 89.96 95.13 100.61 114.93 116.96 0.12 0.14 0.18 0.24 0.36 0.36 0.47 0.50 0.54 0.59 0.71 0.73 比例 1 1.15 1.53 2.00 3.00 3.06 3.99 4.21 4.59 4.99 6.00 6.13
4.1 根据以前的基础知识可知，对于一些简单结构的晶体，其������������������2 ������ 会呈现一定 的比例关系。因此，刚拿到数据又不知从何处下手时，先把各峰相应������������������2 ������ 值求 出来，如表一所示。再������������������2 ������值的比例关系剥离出两相，如表二所示。