0451X射线衍射法
x射线衍射法k值法标准
x射线衍射法k值法标准
一、目的
本标准规定了X射线衍射法测定晶体结构参数中K值法的方法原理、仪器与试剂、操作步骤、数据处理及注意事项。
本标准适用于采用K值法测定晶体结构参数。
二、方法原理
X射线衍射法是一种测定物质晶体结构的方法。
在粉末X射线衍射分析中，一个关键的步骤是R因子的计算，它涉及到晶胞参数的精确度。
R因子有多种计算方法，其中K值法是应用较广的一种。
K值法是通过比较实验和理论粉末衍射图谱，利用晶胞参数、原子坐标参数以及电子密度之间的关系，来求解晶体结构参数的方法。
三、仪器与试剂
1. X射线衍射仪：应符合国家相关标准的要求，具备粉末衍射功能。
2. 粉末样品：需要进行研磨和筛选，以获得适合测试的粒度。
3. 标准物质：用于校正仪器和验证测试结果的准确性。
四、操作步骤
1. 实验前准备：准备好粉末样品、标准物质以及实验所需的仪器和试剂。
2. 仪器校正：使用标准物质对仪器进行校正，确保测试结果的准确性。
3. 实验测试：将粉末样品放置在测试台上，启动X射线衍射仪进行测试，记录衍射图谱。
4. 数据处理：将实验得到的衍射图谱与理论衍射图谱进行比较，利用K值法计算晶体结构参数。
五、数据处理及注意事项
1. 数据处理：在数据处理过程中，应确保数据的准确性和可靠性，遵循误差传递等基本原则。
2. 注意事项：实验过程中应注意安全，避免X射线对人体的伤害；同时，对于结果的解释和应用，需结合其他相关测试和表征手段，以确保结果的准确性和可靠性。
《中国药典》2020年版第四部通用技术要求的指导思想和编制过程
《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）四部收载了通用技术要求、药用辅料和药包材标准，其中，通用技术要求是药品标准的共性要求，是药典标准的基础[1-2]，包括制剂通则，通用检测方法和指导原则三部分。
《中国药典》2015年版在归纳、验证和规范的基础上，突破性地将《中国药典》2010年版各附录中的制剂通则、通用检测方法和指导原则整合单列成第四部中的通用技术要求部分[3]，首次实现了药典各部共性技术要求和检测方法的协调与统一。
通过五年的实践，《中国药典》2020年版对整合后的通用技术要求进行科学系统的增修订，立足我国国情，注重与国际标准的协调，不断完善药品质量控制要求，借鉴和采用国际先进成熟分析技术，为进一步建立严谨的药品标准，提高药品安全性和有效性奠定基础。
本文对编制情况、主要特点和增修订内容进行了全面介绍。
1 指导思想和编制过程1.1指导思想以编制大纲为指导，以国际标准为参考，以科研课题和研究数据为依托，国家药典委员会持续完善《中国药典》四部通用技术要求体系建设，制定更加严谨合理，与国际标准更加协调，主要开展以下重点工作：制剂通则部分系统调整整体框架，体现制剂全过程控制，突出制剂个性化要求，保证制剂的稳定性和批间一致性。
通用检测方法和指导原则部分进一步扩大先进成熟检测技术的应用，提高分析方法的专属性、灵敏度、可靠性和适用性；加强中药材外源污染控制方法、灭菌工艺验证和环境检测等相关技术要求的制定；提高与国际通用性技术要求的统一性。
1.2编制过程自2017年8月第十一届国家药典委员会成立以来，《中国药典》四部通用技术要求各专业委员会组织开展一系列通用技术要求课题的研究工作，共设立国家药品标准提高、国家药品医疗器械审评审批课题50余项，为提高药典通用技术要求的水平奠定了坚实基础。
同时，把好标准审评和药典准入关，筹办审评会议50次，审议标准草案百余个，审议反馈意见3 000余条。
编制期间，《中国药典》2020年版四部通用技术要求的编制积极贯彻新颁布的《中华人民共和国药品管理法》，在确保适用性的基础上，充分考虑与人用药品注册技术要求国际协调会（I C H）指导原则的协调统一。
0981 结晶性检查法
0981 结晶性检查法固态物质分为结晶质和非晶质两大类。
可用下列方法检查物质的结晶性。
第一法（偏光显微镜法）许多晶体具有光学各向异性，当光线通过这些透明晶体时会发生双折射现象。
取供试品颗粒少许，置载玻片上，加液状石蜡适量使晶粒浸没其中，在偏光显微镜下检视，当转动载物台时，应呈现双折射和消光位等各品种项下规定的晶体光学性质。
第二法（x射线粉末衍射法）结晶质呈现特征的衍射图（尖锐的衍射峰），而非晶质的衍射图则呈弥散状。
测定方法见X射线衍射法（通则0451）。
0451 X射线衍射法X射线衍射法（XRD）是一种利用单色X射线光束照射到被测样品上，检测样品的三维立体结构（含手性、晶型、结晶水或结晶溶剂）或成分（主成分及杂质成分、晶型种类及含量）的分析方法。
单晶X射线衍射法（SXRD）的测检对象为一颗晶体，粉末X射线衍射法（PXRD）的测检对象为众多随机取向的微小颗粒，它们可以是晶体或非晶体等固体样品。
根据检测要求和检测对象、检测结果的不同可选择适应方法。
固体化学物质状态可分为晶态（或称晶体）和非晶态（或称无定型态、玻璃体等）物质两大类。
晶态物质（晶体）中的分子、原子或离子在三维空间呈周期性有序排列，晶体的最小重复单位是晶胞。
晶胞是由一个平行六面体组成，含有三个轴（a、b、c，单位：?）和三个角（α、β、γ，单位：°）被称为晶胞参数。
晶胞沿（x、y、z）三维的无限有序堆积排列形成了晶体。
非晶态物质（无定型态、玻璃体等）中的分子、原子或离子在三维空间不具有周期性排列规律，其固体物质是由分子、原子或离子在三维空间杂乱无章的堆积而成。
X射线衍射的基本原理：当一束X射线通过滤波镜以单色光（特定波长）照射到单晶体样品或粉末微晶样品时即发生衍射现象，衍射条件遵循布拉格方程式：式中d hkl为面间距（hkl为晶面指数）；n为衍射级数；λ为X射线的波长；θ为掠射角。
金属铜（Cu）与钼（Mo）为有机化合物样品常用的X射线阳极靶元素，Cu靶波长λ为1.54178?，Mo靶波长λ为0.71073?。
x射线衍射工作原理
x射线衍射工作原理X射线衍射是一种广泛应用于材料结构分析和晶体学研究的技术。
其工作原理基于X射线穿过晶体后的散射现象。
X射线通过晶体时，会与晶体内的原子发生作用，导致X射线的散射方向和强度发生改变。
通过测量和分析散射X射线的特性，我们可以得到关于晶体的结构信息。
X射线衍射的工作原理可以用布拉格定律来解释。
根据布拉格定律，当入射X射线的波长和晶体的晶格常数满足特定条件时，散射的X射线波面会叠加形成衍射图样。
这些衍射图样呈现出明亮的衍射斑点，每个斑点对应着晶体中特定的晶面。
为了进行X射线衍射实验，首先需要一台X射线发生器。
X射线发生器会产生高能的X射线束，该束通过使用称为X射线管的装置产生。
X射线管由阴极和阳极组成，当阴极发射电子时，经过加速和碰撞作用，产生X射线。
产生的X射线束通过调节的光学元件来聚焦，并进一步通过样品。
样品是一个晶体，在X射线束的作用下，产生散射。
散射的X射线被称为衍射光，其角度和强度可以通过衍射图样来确定。
接下来，衍射光会被收集并聚焦到一个光学探测器上，比如一个镜子或一个光电二极管。
探测器会记录下衍射光的特性，并通过电信号转换为可见的图像或者其他数据。
最后，通过分析衍射图样和探测器记录的数据，我们可以推断出晶体的结构信息，比如晶胞参数、晶面排列等。
这些结构信息对于研究材料性质和开发新材料具有重要意义。
总之，X射线衍射通过测量和分析散射的X射线来研究晶体结构。
它的工作原理基于X射线的穿透和散射现象，通过衍射图样和探测器记录的数据可以获得晶体的结构信息。
这种技术在材料科学和晶体学研究中发挥着重要作用。
《中国药典》2020年版第四部通用技术要求主要特点和增修订内容
主要特点和增修订内容2.1制剂通则论述框架和技术要求进一步完善2.1.1系统修订制剂通则整体框架0100制剂通则旨在通过对药物制剂的总体论述来指导医药工作者对不同剂型、亚剂型进行合理的应用。
《中国药典》2015年版制剂通则是《中国药典》2010年版中药、化学药和生物制品制剂通则的简单整合，缺少关键考察项的汇总和归纳。
为进一步引导生产企业全面关注制剂生产质量控制和整体要求，对0100制剂通则进行修订，主要修改包括两个方面：首先完善了叙述结构。
从药物制剂制备的原则“安全、有效、可控、依从性”的角度出发，增加对剂量单位均匀性、稳定性、安全性与有效性、剂型与给药途径、包装与贮藏和标签与说明书等部分的分论述；强调中药制剂在整个生产过程中的关键质量属性，关注每个关键环节的量值传递规律。
其次，完善了具体内容。
提出剂量单位均匀性的要求，保障制剂生产质量的批间和批内药物含量等的一致性，体现制剂全过程控制的理念；在稳定性中提出复检期概念，促进生产企业根据产品自身的稳定性特性进行前瞻性的质量考察；在安全性与有效性中提出“通过人体临床试验证明药物的安全有效性后，药物才能最终获得上市与临床应用”，提示上市制剂的处方和工艺不得随意变更。
2.1.2系统修订各制剂通则的框架和表述《中国药典》2020年版制剂通则统一了各剂型论述框架及主要制备技术的简单论述。
除0110糊剂及0186膏剂外，其他36个剂型均不同程度修订了体例格式。
为进一步统一目前各剂型的表述问题，规范统一“生产与贮藏期间应符合下列规定”项下内容，按照原辅料→工艺与技术→质量与控制→包装与使用→贮存与运输等五方面的技术要点，着重补充大多数剂型缺少的工艺与技术方面的阐述。
增加特殊亚剂型临床使用关注点，如泡腾片不得直接吞服等，指导临床合理用药。
2.1.3收载和整合临床成熟剂型和亚剂型收载和整合临床成熟剂型和亚剂型，体现《中国药典》的先进性和对我国临床成熟新制剂技术的支持。
X射线衍射分析原理与应用
X射线衍射分析原理与应用首先，X射线是一种电磁辐射，具有波动性和粒子性。
在X射线的波长范围内，它的波长大致在0.1-10纳米，相当于能量在1-100千电子伏特之间。
当X射线射到物质上时，发生与物质中原子核和电子的相互作用。
在物质中，晶体结构是各种晶体成分的排列有序的方式，不同晶体材料的晶体结构具有不同的特点。
当X射线作用在晶体上时，会被晶体中的原子发生干涉现象。
由于X射线的波长与晶体排列的空间尺寸相当，因此干涉现象会发生，形成一系列衍射图样。
衍射图样中最重要的特征是衍射角和衍射强度。
通过测量衍射角可以获得物质的晶体学参数，包括晶格常数、晶胞结构和晶体的对称性等。
而衍射强度可以用来得到物质结构中原子的位置和原子的放置方式等。
X射线衍射分析广泛应用于材料科学研究领域。
其中最为重要的是在晶体学研究中的应用。
通过X射线衍射实验，可以确定物质的晶体结构，进而揭示其化学成分和晶体生长机制。
这对于材料学家来说非常重要，能够帮助他们设计和合成新的材料。
此外，X射线衍射分析还被广泛应用于材料表征和质量控制中。
通过测量物质中的衍射角和衍射强度，可以快速准确地分析出材料中的晶体结构、相对含量和晶体缺陷等信息。
这对于材料的制备和性能改善具有重要意义。
此外，X射线衍射分析还被广泛应用于材料的破坏性和非破坏性测试中。
通过X射线衍射分析，可以非破坏地确定材料中的晶体结构和组分，进而评估材料的性能和可靠性。
这对于材料的质量控制和产品的性能改善具有重要意义。
在生物医学领域，X射线衍射分析技术也得到了广泛应用。
通过X射线衍射分析，可以研究生物大分子的结构和功能，揭示其在生物过程中的作用机制。
这对于理解疾病的发生和发展，以及药物的设计和开发具有重要意义。
总之，X射线衍射分析是一种重要的材料分析方法，通过对物质对X 射线的衍射现象进行研究，可以获取物质的结构信息和组成成分。
它在材料科学领域具有广泛的应用价值，不仅可以揭示材料的晶体结构和组分，还可以用于材料表征和质量控制，甚至应用于生物医学领域。
X射线衍射实验方法ppt课件
❖位于试样不同部位MNO，处平行于 试样表面的(hkl)晶面可以把各自的反射 线会聚到F点
❖沿测角仪圆移动的计数器只能逐个地 对衍射线进行测量。
❖衍射仪应使试样与计数器转动的角速 度保持1:2的速度比
测角仪要求与 Ｘ射线管的线 焦斑联接使用 ，线焦斑的长 边与测角仪中 心轴平行。
根据样品中晶体含量大，衍射峰较强的特 点，比较峰值的大小，来判断结晶程度。 1.欣克利法
一般选取110和111晶面进行对比，根据（ A＋B）／At大小来判断结晶度
衍射分析当中，如果晶体在空间随机分 布，衍射强度的比值为理论值，如果晶体排 列有一定规律，则在测试中某一晶面的衍射 强度变大或变小，计算测试结果中各衍射峰 的强度与PDF卡片中该物质对应的衍射线相 度强度，得到折合的衍射线强度，如果折合 的强度相同，则无取向度，反之，有一定取 向。
觉衍射线的宽化
点阵常数的确定：
根据布拉格方程，测量衍射角度，根据X射线波 长，计算出各个晶面间的距离，从而确定晶体 的点阵常数。
材料密度的测定
根据X射线测试结果，计算出晶胞结构，结合晶 面间距与原子量，计算出材料的密度。
晶体在受到外部应力或者内部应力时晶面 间距会有相应变化。
晶体所受应力可以分为：宏观应力引起的 的晶体间应力，析晶、晶型转变等引起的晶体 间应力，位错等引起的晶体内应力。
马氏体的含碳量与马氏体的四方度c／a或者由精确测定的点阵
参数按上式直接计算出马氏体含碳量。通常，钢中含碳量低时仅
仅表现出衍射线的宽化，只有当含碳量高于0．6形时，原铁素体的衍射线才明显地分 裂为两条或三条线。
在淬火高碳钢中有时出现奥氏体相，它是碳在g—铁中的过饱
和固溶体。奥氏体的点阵参数a与含碳量。呈直线性关系：
(完整版)X射线衍射试验指导书
实验指导书实验一“衍射仪的结构、原理及物相分析”一.实验目的及要求学习了解X射线衍射仪的结构和工作原理；掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤。
二.实验原理根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，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衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I／I1来表征。
其中晶面间距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。
三.实验仪器本实验使用的仪器是D/max 2500 X射线衍射仪(日本理学)。
X射线衍射仪主要由X射线发生器（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。
图1是D/max 2500 X射线衍射仪。
图1 Rigaku D/max25001.X射线管衍射用X射线管实际都属于热电子二极管，有密闭式和转靶式两种。
广泛使用的是密闭式，由阴极灯丝、阳极、聚焦罩等组成，功率大部分在1～2.5千瓦，转靶式一般在10千瓦以上，其特点是阳极以极快的速度转动，使电子轰击面不断改变，即不断改变发热点，从而达到提高功率的目的。
本实验中使用的日本理学D/max 2500X射线衍射仪采用旋转靶，最高功率高达18kw。
图2是X射线管结构示意图。
阴极由钨丝绕成螺线形，工作时通电至白热状态。
由于阴阳极间有几十千伏的电压，故热电子以高速撞击阳极靶面。
为防止灯丝氧化并保证电子流稳定，转靶X射线管采用机械泵+分子泵二级真空泵系统保持管内真空度。
为使电子束集中，在灯丝外设有聚焦罩。
阳极靶由熔点高、导热性好的铜制成，靶面上镀一层纯金属。
x射线衍射法的原理和应用
X射线衍射法的原理和应用1. 简介X射线衍射法是一种通过测量X射线与晶体相互作用后的衍射图样来确定晶体结构的方法。
它广泛应用于材料科学、物理学、地质学等领域，是研究物质结构和性质的重要工具。
2. 原理X射线衍射法的原理基于布拉格方程：nλ=2dsinθ，其中，n为衍射阶次，λ为入射X射线波长，d为晶体的晶格常数，θ为入射X 射线的入射角。
根据布拉格方程，当入射角等于特定的衍射角时，X射线将发生衍射。
3. 实验装置X射线衍射实验通常需要以下实验装置：•X射线源：用于产生高能的X射线。
•样品台：将样品固定在台上，使其在入射X射线下进行衍射。
•探测器：用于检测衍射X射线的位置和强度。
4. 实验步骤使用X射线衍射法测定晶体结构需要以下步骤：1.准备样品：将待测样品制备成晶体，并固定在样品台上。
2.调整入射角：调整入射角，使得入射X射线与晶体发生衍射。
3.测量衍射图样：使用探测器测量衍射X射线的位置和强度。
4.分析数据：根据测量的衍射图样，利用布拉格方程计算晶体的晶格常数和结构参数。
5. 应用X射线衍射法在材料科学、物理学、地质学等领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：•材料结构研究：通过测量材料的衍射图样，可以确定材料的晶体结构和晶格常数，从而了解材料的物理和化学性质。
•相变研究：通过监测衍射图样随温度、压力等变化的情况，可以研究材料的相变行为。
•蛋白质结构研究：X射线衍射法在生物化学中有着重要的应用，可以用于测定蛋白质等生物大分子的结构。
•结晶质量检测：通过测量晶体的衍射图样，可以评估晶体的质量，用于结晶体的优选和筛选。
6. 总结X射线衍射法是一种重要的方法来研究晶体结构和性质。
通过测量X射线与晶体相互作用后的衍射图样，可以确定晶体的晶格常数和结构参数。
X射线衍射法在材料科学、物理学等领域有着广泛的应用，对研究材料的结构和性质有着重要的作用。
X-射线衍射
X-射线衍射技术及物相分析技术一试验目的1 了解x 射线衍射原理和衍射仪操作规程2 掌握x 射线衍射物相定性分析的原理和试验方法3 了解PDF 卡片的查找额物相检索方法二 试验原理1衍射的概念和布拉格方程用布拉格方程描述X 射线在晶体中的衍射几何时，是把晶体看作是出许多平行的原子面堆积而成、把衍射线看作是原子面对入射线的反射。
这也就是说，在X 射线照射到的原子面中，所有原子的散射波在原子面的反射方向上的相位是相同的，是干涉加强的方向。
用布拉格方程描述X 射线在晶体中的衍射几何时，是把晶体看作是出许多平行的原子面堆积而成、把衍射线看作是原子面对入射线的反射。
这也就是说，在X 射线照射到的原子面中，所有原子的散射波在原子面的反射方向上的相位是相同的，是干涉加强的方向。
由于X 射线的波长短、穿透力强，因此X 射线不仅可照射到晶体表面，使晶体表面的原子成为散射波源，而且可以照射到晶体内一系列平行的原子面使晶体内部的原子成为散射波源。
如果相邻两个晶面的反射线的周相差为2π的整数倍（或光程差为波长的整数倍），则所有平行晶面的反射线可一致加强，从而在该方向上获得衍射。
入射线照射到AA 晶面后，反射线为MN ；另一条平行的入射线照射到相邻的晶面BB 后，反射线为M2N2。
这两束X 射线到达S 处的程差为：δ=BD+BF 如果晶面间距为d ，则：δ=dSinθ+dSinθ=2dSinθ如果散射（入射）X 射线的波长为λ，则在这个方向上散射线互相加强的条件为： 2d sinθ=nλ。
d d n 21sin 2/<<=λθλ 同一晶面的n 级衍射，可以看做晶面间距为d/n 的晶面的一级衍射。
将这种晶面叫做干涉面。
λθ=sin D 2 2 X 射线的衍射强度衍射强度与衍射面上原子的种类及其排列位置有关，我们把因原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上的衍射线消失的现象称之为“系统消光”。
定量表示原子排列及原子种类对衍射强度影响规律的参数称为结构因子，即原子种类对衍射强度的影响因子。
药用级滑石粉标准
药用级滑石粉标准药用级滑石粉的标准主要包括以下方面：1. 化学成分：主要成分是滑石含水的矽酸镁，分子式为Mg3〔Si4O10〕( OH)2。
2. 外观性状：应为白色或类白色、无砂性的微细粉末。
3. 鉴别试验：包括但不限于以下方法。
取本品，置铂坩埚中，加等量氟化钙或氟化钠粉末，搅拌，加硫酸5ml，微热，立即将悬有1滴水的铂坩埚盖盖上，稍等片刻，取下铂坩埚盖，水滴出现白色浑浊。
取本品，置烧杯中，加入盐酸溶液（4→10）10ml，盖上表面皿，加热至微沸，不时摇动烧杯，并保持微沸40分钟，取下，用快速滤纸滤过，用水洗涤滤渣4～5次。
取滤渣约，置铂坩埚中，加入硫酸溶液（1→2）10滴和氢氟酸5ml，加热至冒二氧化硫白烟时，取下，冷却，加水10ml使溶解，取溶液2滴，加镁试剂（取对硝基苯偶氮间苯二酚，加4%溶液1000ml溶解，即得）1滴，滴加40%溶液使成碱性，生成天蓝色沉淀。
本品的红外光吸收图谱应在3677cm-1±2cm-1、1018cm-1±2cm-1、669cm-1±2cm-1波数处有特征吸收（通则0402）。
4. 检查：包括但不限于以下项目。
酸碱度：取本品，加水50ml，煮沸30分钟，时时补充蒸失的水分，滤过，滤液遇石蕊试纸应显中性反应。
水中可溶物：取本品10g，精密称定，置250ml具塞锥形瓶中，精密加水50ml，称重，摇匀，加热回流30分钟，放冷，再称重，用水补足减失的重量，摇匀，必要时离心，取上清液，用μm孔径的滤膜滤过，精密量取续滤液25ml，置恒重的蒸发皿中蒸干，在105℃干燥1小时，遗留残渣不得过5mg（%）。
酸中可溶物：取本品1g，精密称定，置100ml具塞锥形瓶中，精密加入稀盐酸20ml，称重，摇匀，在50℃静置15分钟，放冷，再称重，用稀盐酸补足减失的重量，摇匀，必要时离心，取上清液，用μm孔径的滤膜滤过，精密量取续滤液10ml，置恒重的坩埚中，加稀硫酸1ml，蒸干,低温加热至硫酸蒸气除尽后,在700～800℃炽灼至恒重,遗留残渣不得过10mg(%)。
0451X射线衍射法
0451 X射线衍射法X射线衍射法（XRD）是一种利用单色X射线光束照射到被测样品上，检测样品的三维立体结构（含手性、晶型、结晶水或结晶溶剂）或成分（主成分及杂质成分、晶型种类及含量）的分析方法。
单晶X射线衍射法（SXRD）的检测对象为一颗晶体，；粉末X射线衍射法（PXRD）的检测对象为众多随机取向的微小颗粒，它们可以是晶体或非晶b、x、y、式中d hkl 为面间距（hkl为晶面指数）；n为衍射级数；λ为X射线的波长；θ为掠射角。
金属铜（Cu）与钼（Mo）为有机化合物样品常用的X射线阳极靶元素，Cu靶波长λ为1.54178Å，Mo靶波长λ为0.71073Å。
X射线由Kα和Kβ组成，一般采用Kα线作为单晶X射线衍射的结构分析或粉末X射线衍射的成分与晶型分析的特征X射线谱。
当X射线照射到晶态物质上时，可以产生衍射效应；而当X射线照射到非晶态物质上时，则无衍射效应。
单晶X射线衍射结构（晶型）定量分析和粉末X射线成分（晶型）定性与定量分析均是依据X射线衍射基本原理。
X射线衍射仪器是由X射线光源（直流高压电源、真空管、阳极靶）、准直系统（准直管、样品架）、仪器控制系统（指令控制、数据控制）、冷却系统等组成。
第一法单晶X射线衍射法单晶X射线衍射法使用一颗单晶体即可获得样品的化合物分子构型和构象等三维立体结构信息，主要包括：空间群、晶胞参数、分子式、结构式、原子坐标、成键原子的键长与键角、分子内与分子间的氢键、盐键、配位键等。
单晶X射线衍射技术是定量检测样品成分与分子立体结构的绝对分析方法，它可独立完成对样品化合物的手性或立体异构体分析、及共晶物质成分组成及比例分析（含结晶水或结晶溶剂、药物不同有效成分等）、纯晶型物质及共晶物分析（分子排列规律变化）等。
由于单晶X射线衍射分析实验使用一颗晶体，所以采用该分析法可获得晶型或共晶的纯品物质信息。
单晶X射线衍射法是通过两次傅里叶变换完成的晶体结构分析。
X射线衍射试验原理
X射线源：MO靶 波长：0.71069
日本岛津X射线衍射仪
卧式测角仪
德国布鲁克D8X射线衍射仪
立式测角仪
日本理学18KW X射线衍射仪
高分辨双晶衍射仪
通过在X射线入射端装配平板分光晶体，可以得到单色 化的且平行性提高的X射线。将其照射到单晶、薄膜样品上， 可以进行高角度分辨率的X射线测试。
德国布鲁克D8X射线衍射仪构造组成
单晶衍射仪的特点与应用
单晶X射线衍射仪用以测定一个新化合物(晶态)分子得准确 三维空间(包括键长、键角、构型乃至成键电子密度等）及分 子在晶格中的实际排列状况。
它广泛应用于化学、分子生物学、药物学、物理学、矿物 学和材料科学等方面的分析研究。可用于中小分子直至大分子 晶体的结构分析、绝对构型测定及精密电子密度测定；对孪晶、 微小晶体有优良的适应性。对研究结构与性能及生物活性的关 系，以及新材料的设计提供科学依据。现代晶体X射线衍射仪 能满足晶体学需要，硬件稳定、精度高，与软件配合周密，操 作维护方便，使待分析晶体的结构解析从装样、数据采集到分 析结构求解和精修，以及最终结果的表达和画图极其简易快速。
粉末照相法实验特点：
1、单色X射线
2、点焦点 3、细棒状多晶样品
4、入射线与样品角度改变
5、样品360度转动 6、圆弧底片 7、 底片信息为弧线对
四种衍射方法实验原理总结：
衍射方法
阳极 X光性质 X光焦点 样品性质 样品状态
劳厄法
W靶 连续谱 点焦点 单晶样品 样品不动
晶带轴 反射线圆锥
入射线 底片中心 晶体样品 底片中心
α
透射法劳厄衍射花样
劳厄法衍射实验
根据晶体样品尺寸选择透射法或背射法实验。 选定阳极靶材料，电压、电流、光阑尺寸、底片的位置、样品 与底片的距离及暴光时间。 利用激光束确定X射线照射的样品位置，用测角头调整。 底片盒 样品到底片的距离，背射法3厘米， 光阑 样品 透射法5厘米。 为确定底片和样品位向关系将底片 剪去一角做位标志。
0451X射线衍射法
0451X 射线衍射法X 射线衍射法是一种利用单色 X 射线光束照射到一颗晶体 （单晶 X 射线衍射法， SXRD） 或众多随机取向的微小晶体（粉末 X 射线衍射法，PXRD）来测量样品分子三维立体结构或 特征 X 射线衍射图谱的检测分析方法。
① 固体化学物质状态可分为晶态（或称晶体）和非晶态（或称无定型态、玻璃体等）物质 两大类。
晶态物质（晶体）中的分子、原子或离子在三维空间呈周期性有序排列，晶体的最小重 复单位是晶胞。
晶胞是由一个平行六面体组成，含有三个轴（a、b、c，单位：Å）和三个 角（α、β、γ，单位：°） ，被称为晶胞参数。
晶胞沿（x、y、z）三维的无限有序堆积排列形 成了晶体。
非晶态物质（无定型态、玻璃体等）中的分子、原子或离子在三维空间不具有周期性排 列规律，其固体物质是由分子、原子或离子在三维空间杂乱无章的堆积而成。
X 射线衍射的基本原理：当一束 X 射线通过滤波镜以单色光（特定波长）照射到单晶 体样品或粉末微晶样品时即发生衍射现象，衍射条件遵循布拉格方程式：d hkl =式中n⋅λ 2 ⋅ sin θdhkl 为面间距（hkl 为晶面指数） ； n 为衍射级数； λ 为 X 射线的波长； θ 为掠射角。
金属铜（Cu）与钼（Mo）为有机化合物样品常用的 X 射线阳极靶元素，Cu 靶波长 λ 为 1.54178Å，Mo 靶波长 λ 为 0.71073Å。
X 射线由 Kα 和 Kβ 组成，一般采用 Kα 线作为单晶 X 射线衍射的结构分析或粉末 X 射线衍射的成分与晶型分析的特征 X 射线。
②[2] 当 X 射线照射到晶态物质上时，可以产生衍射效应；而当 X 射线照射到非晶态物质上 时则无衍射效应。
单晶 X 射线衍射结构（晶型）定量分析和粉末 X 射线成分（晶型）定性 与定量分析均是依据 X 射线衍射基本原理。
X 射线衍射仪器是由 X 射线光源（直流高压电源、真空管、阳极靶） 、准直系统（准直 管、样品架） 、仪器控制系统（指令控制、数据控制） 、冷却系统组成。
X射线衍射分析的实验方法及其应用
自1896年X射线被发现以来，可利用X射线分辨的物质系统越来越复杂。
从简单物质系统到复杂的生物大分子，X射线已经为我们提供了很多关于物质静态结构的信息。
此外，在各种测量方法中，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优点。
由于晶体存在的普遍性和晶体的特殊性能及其在计算机、航空航天、能源、生物工程等工业领域的广泛应用，人们对晶体的研究日益深入，使得X射线衍射分析成为研究晶体最方便、最重要的手段。
本文主要介绍X射线衍射的原理和应用。
1、 X射线衍射原理1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。
这就是X射线衍射的基本原理。
衍射线空间方位与晶体结构的关系可用布拉格方程表示：1.1 运动学衍射理论Darwin的理论称为X射线衍射运动学理论。
该理论把衍射现象作为三维Frannhofer衍射问题来处理，认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关，而且散射线通过晶体时不会再被散射。
虽然这样处理可以得出足够精确的衍射方向，也能得出衍射强度，但运动学理论的根本性假设并不完全合理。
因为散射线在晶体内一定会被再次散射，除了与原射线相结合外，散射线之间也能相互结合。
Darwin不久以后就认识到这点，并在他的理论中作出了多重散射修正。
1.2 动力学衍射理论Ewald的理论称为动力学理论。
该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用，认为入射线与衍射线在晶体内相干地结合，而且能来回地交换能量。
两种理论对细小的晶体粉末得到的强度公式相同，而对大块完整的晶体，则必须采用动力学理论才能得出正确的结果。
X射线衍射分析法原理概述
第十四章 X射线衍射分析法14.1概述X射线衍射法是一种研究晶体结构的分析方法，而不是直接研究试样内含有元素的种类及含量的方法。
当X射线照射晶态结构时，将受到晶体点阵排列的不同原子或分子所衍射。
X射线照射两个晶面距为d的晶面时，受到晶面的反射，两束反射X光程差2dsinθ是入射波长的整数倍时，即2dsinθ=nλ （n为整数）两束光的相位一致，发生相长干涉，这种干涉现象称为衍射，晶体对X 射线的这种折射规则称为布拉格规则。
θ称为衍射角（入射或衍射X射线与晶面间夹角）。
n相当于相干波之间的位相差，n＝1，2…时各称0级、1级、2级……衍射线。
反射级次不清楚时，均以n＝1求d。
晶面间距一般为物质的特有参数，对一个物质若能测定数个d及与其相对应的衍射线的相对强度，则能对物质进行鉴定。
X射线衍射分析方法在材料分析与研究工作中具有广泛的用途。
在此主要介绍其在物相分析等方面的应用。
14.1.1 物相定性分析1．基本原理组成物质的各种相都具有各自特定的晶体结构(点阵类型、晶胞形状与大小及各自的结构基元等)，因而具有各自的X射线衍射花样特征(衍射线位置与强度)。
对于多相物质，其衍射花样则由其各组成相的衍射花样简单叠加而成。
由此可知，物质的X射线衍射花样特征就是分析物质相组成的“指纹脚印”。
制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化（1969年成立了国际性组织“粉末衍射标准联合会(JCPDS)”，由它负责编辑出版“粉末衍射卡片”，称PDF卡片），将待分析物质(样品)的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，这就是物相定性分析的基本原理与方法。
2．物相定性分析的基本步骤(1) 制备待分析物质样品，用衍射仪获得样品衍射花样。
(2) 确定各衍射线条d值及相对强度I/I1值(Il为最强线强度)。
(3) 检索PDF卡片。
PDF卡片检索有三种方式：1）检索纸纸卡片物相均为未知时，使用数值索引。
将各线条d值按强度递减顺序排列；按三强线条d1、d2、d3的d—I/I1数据查数值索引；查到吻合的条目后，核对八强线的d—I/I1值；当八强线基本符合时，则按卡片编号取出PDF卡片。
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0451 X射线衍射法
X射线衍射法（XRD）是一种利用单色X射线光束照射到被测样品上，检测样品的三维立体结构（含手性、晶型、结晶水或结晶溶剂）或成分（主成分及杂质成分、晶型种类及含量）的分析方法。
λ为X射线的波长；
θ为掠射角。
金属铜（Cu）与钼（Mo）为有机化合物样品常用的X射线阳极靶元素，Cu靶波长λ为1.54178Å，Mo靶波长λ为0.71073Å。
X射线由Kα和Kβ组成，一
般采用Kα线作为单晶X射线衍射的结构分析或粉末X射线衍射的成分与晶型分析的特征X射线谱。
当X射线照射到晶态物质上时，可以产生衍射效应；而当X射线照射到非晶态物质上时，则无衍射效应。
单晶X射线衍射结构（晶型）定量分析和粉末
X射线成分（晶型）定性与定量分析均是依据X射线衍射基本原理。
X射线衍射仪器是由X射线光源（直流高压电源、真空管、阳极靶）、准直系统（准直管、样品架）、检测系统、仪器控制系统（指令控制、数据控制）、冷却系统等组成。
第一法单晶X射线衍射法
单晶X射线衍射法使用一颗单晶体即可获得样品的化合物分子构型和构象等三维立体结构信息，主要包括：空间群、晶胞参数、分子式、结构式、原子坐标、成键原子的键长与键角、分子内与分子间的氢键、盐键、配位键等。
单晶X射线衍射技术是定量检测样品成分与分子立体结构的绝对分析方法，它可独立完成对样品化合物的手性或立体异构体分析、及共晶物质成分组成及比例分析（含结晶水或结晶溶剂、药物不同有效成分等）、纯晶型物质及共晶物分析（分子排列规律变化）等。
由于单晶X射线衍射分析实验使用一颗晶体，所以采用该分析法可获得晶型或共晶的纯品物质信息。
单晶X射线衍射法是通过两次傅里叶变换完成的晶体结构分析。
该方法适用于晶态化学物质的成分、结构或、晶型分析。
在单晶X射线衍射实验中，Cu 靶适用于化合物分子的绝对构型测定，Mo靶适用于化合物分子的相对构型测定（含有卤素或金属原子的样品除外）。
试样的制备及有关实验技术
试样制备：单晶X射线衍射分析要求使用一颗适合实验的单晶体，一般需要采用重结晶技术通过单晶体培养获得。
晶体尺寸在0.1~1.0mm之间。
单晶体应呈透明状、无气泡、无裂纹、无杂质等，晶体外形可为块状、片状、柱状，针状。
近似球状或块状晶体因在各方向对X射线的吸收相近，所以属最佳实验用晶体外形。
晶体样品对X射线的衍射能力受到来自内部和外部的影响。
晶体样品自身内部影响因素主要为组成晶体的化学元素种类、结构类型、分子对称排列规律、
作用力分布、单晶体质量等；外部影响因素包括仪器X射线发生器功率、阳极靶种类等。
当使用Cu靶实验时，衍射数据收集的2θ角要大于114°；当使用Mo靶实验时，衍射数据收集的2θ角要大于54°。
晶胞参数三个轴（a、b、c，单位：Å)的误差应在小数点后第三位，三个角（α、β、γ, 单位：°）的误差应在小数点后第二位；除H原子外，原子相对坐标的误差应在小数点后第四位，键长的误差应在小数点后第三位，键角的误差应在小数点后第一位。
本法适用于晶态样品的成分与分子立体结构定量分析、手性分析、晶型分析、结晶水含量分析、结晶溶剂种类与含量分析等。
仪器校准：仪器应定期使用仪器生产厂家自带的标准样品进行仪器校正。
第二法粉末X射线衍射法
粉末X射线衍射法可用于样品定性或定量的物相分析。
每种化学物质，当其化学成分与固体物质状态（晶型）确定时，应该具有独立的特征X射线衍射图谱和教据，衍射图谱信息包括衍射峰数量、衍射峰位置（2θ值或d值）、衍射峰强度（相对强度，绝对强度）、衍射峰几何拓扑（不同衍射峰间的比例）等。
粉末X射线衍射法适用于对晶态物质或非晶态物质的定性鉴别与定量分析。
常用于固体物质的结晶度定性检查、多晶型种类、晶型纯度、共晶组成等分析。
粉末X射线衍射实验中，通常使用Cu靶为阳极靶材料。
晶态物质的粉末X射线衍射峰是由数十乃至上百个锐峰（窄峰)组成；而非晶态物质的粉末X射线衍射峰的数量较少且呈弥散状（为宽峰或馒头峰），在定量检测分析时，两者在相同位置的衍射峰的绝对强度值存在较大差异。
当化学物质有两种或两种以上的不同固体物质状态时，即存在有多晶型（或称为同质异晶）现象。
多晶型现象可以由样品的分子构型、分子构象、分子排列规律、分子作用力等变化引起，也可由结晶水或结晶溶剂的加入（数量与种类）形成。
每种晶型物质应具有确定的特征粉末X射线衍射图谱。
当被测定样品化学结构、成分相同，但衍射峰的数量和位置、绝对强度值或衍射峰形几何拓扑间存在差别时，即表明该化合物可能存在多晶型现象。
由两种或两种以上的化学物质共同形成的晶态物质被称为共晶物。
共晶物与物理混合物的粉末X射线衍射图谱间存在差异。
试样的制备及有关实验技术
试样制备：粉末晶体颗粒过大或晶体呈现片或针状样品容易引起择优取向现象，为排除择优取向对实验结果的干扰，对有机样品需要增加研磨并过筛（通常过100目筛，无机样品可过200目筛）的样品前处理步骤。
实验进样量：当采用粉末X射线衍射法进行定量分析时，需要对研磨后过筛样品进行精密定量称取，试样铺板高度应与板面平行。
衍射数据收集范围：当使用铜Cu靶实验时，衍射数据收集的范围（2θ）一般至少应在3°~60°之间，有时可收集至1°~80°。
定量分析方法：可采用标准曲线法，含外标法、内标法与或标准加入法。
定量分析时，应选择一个或多个具有特征性的衍射峰进行。
内标法应建立内标物质与衍射强度之间的线性关系。
内标物质选取原则是应与样品的特征衍射峰不发生重叠，同时两者对X射线的衍射能力应接近。
制备标准曲线时，应取固定质量但含量比例不等的内标物质与样品均匀混合，定量分析时，应保证被测样品含量在标准曲线的线性范围内；外标法应建立标准物质不同质量与衍射强度之间的线性关系。
制作标准曲线时，应取不同质量的样品。
定量分析时，应保证被测样品含量在标准曲线的线性范围内；标准加入法应保证加入标准物质和被测物质衍射峰强度接近，二者具有良好的分离度且不重叠。
定量分析时，每个样品应平行实验3次，取算术平均值。
当样品存在多晶型物质状态，且研磨压力能会引起晶型转变时，应慎用定量分析方法。
当多晶型衍射图谱的衍射峰数量和位置基本相同，但衍射峰的几何拓扑图形存在较大差异时，应可适当增加特征衍射峰的数量（从一般使用1个特征峰，增加到使用3~5个特征峰），以证明晶型含量与特征衍射峰间存在线性关系。
采用相同制备方法的等质量试样定量分析，在同一实验条件下，样品与标准品的2θ值数据误差范围一般为±0.2°，衍射峰的相对强度误差范围为±5%，否则应考虑重新进行实验或可能存在多晶型问题。
本法适用于样品的结晶性检查、样品与标准品的异同性检查、样品生产工艺稳定性监测、样品的化学纯度检查和定量分析（当杂质成分含量大于1%时在衍射图谱中可以识别），样品的共晶、多晶型鉴别和晶型纯度定量分析等。
仪器校准：仪器应定期使用有证标准物质Al2O3 或、α-SiO2、单晶硅粉进行仪器校正。