多晶体的物相分析解析精选课件PPT
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第4章多晶体分析方法-课件
衍射仪测量具有方便、快速、准确等优点，它与计算机结 合，使其操作、数据测量和处理大体上实现了自动化
X 射线衍射仪主要由 X射线发生器、测角仪、辐射探测器、 记录单元和自动控制单元等组成，其中测角仪是仪器的核 心部件
14
第三节 X射线衍射仪
一、 X射线测角仪
(一) 概述
图4-12是测角仪示意图，平板试样D安装在可绕轴O旋转 的试样台H上，S处发射的一束发散X射线照射到试样上时，
正比计数器输出的脉冲峰 值与所吸收的光子能量成 正比，强度测定较可靠
图4-17 正比计数管及其基本电路
反应快、能量分辨率高、 背底脉冲低、计数率高、 性能稳定；但对温度比较 敏感，电压稳定度要求高
20
第三节 X射线衍射仪
二、探测与记录系统
(一) 探测器
2) 闪烁计数器(SC) 如图4-18， 闪烁计数器主要由磷光体和 光电倍增管组成。磷光体一般为加入约0.5% 的铊活化的碘 化钠单晶体；光电倍增管有光敏阴极和10个联极，每个联 极递增100V正电压，最后一个联极与测量电路连接
图4-8 对称聚焦照相法 1-光阑 2-照相机壁 3-底片 4-试样
11
第二节 其他照相法简介
二、背射平板照相法(针孔法)
平板照相法分为透射和背射两种，图4-9为背射平板照相 法示意图，由于聚焦圆直径很大，一般采用平面试样。该法 要求试样、光阑和衍射环A与B四点共圆，且试样与圆相切
其衍射花样由同心衍射环组 成，由于衍射环太少，不适 用于物相分析，用于研究晶 粒大小、择优取向、晶体完 整性，及点阵参数精确测定
7) 查卡片 根据d系列和I系列，对照物质标准卡片。如果这 两个系列均与卡片符合很好，则可确定物相。其中d 系列 是物相鉴定的主要依据
X 射线衍射仪主要由 X射线发生器、测角仪、辐射探测器、 记录单元和自动控制单元等组成，其中测角仪是仪器的核 心部件
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第三节 X射线衍射仪
一、 X射线测角仪
(一) 概述
图4-12是测角仪示意图，平板试样D安装在可绕轴O旋转 的试样台H上，S处发射的一束发散X射线照射到试样上时，
正比计数器输出的脉冲峰 值与所吸收的光子能量成 正比，强度测定较可靠
图4-17 正比计数管及其基本电路
反应快、能量分辨率高、 背底脉冲低、计数率高、 性能稳定；但对温度比较 敏感，电压稳定度要求高
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第三节 X射线衍射仪
二、探测与记录系统
(一) 探测器
2) 闪烁计数器(SC) 如图4-18， 闪烁计数器主要由磷光体和 光电倍增管组成。磷光体一般为加入约0.5% 的铊活化的碘 化钠单晶体；光电倍增管有光敏阴极和10个联极，每个联 极递增100V正电压，最后一个联极与测量电路连接
图4-8 对称聚焦照相法 1-光阑 2-照相机壁 3-底片 4-试样
11
第二节 其他照相法简介
二、背射平板照相法(针孔法)
平板照相法分为透射和背射两种，图4-9为背射平板照相 法示意图，由于聚焦圆直径很大，一般采用平面试样。该法 要求试样、光阑和衍射环A与B四点共圆，且试样与圆相切
其衍射花样由同心衍射环组 成，由于衍射环太少，不适 用于物相分析，用于研究晶 粒大小、择优取向、晶体完 整性，及点阵参数精确测定
7) 查卡片 根据d系列和I系列，对照物质标准卡片。如果这 两个系列均与卡片符合很好，则可确定物相。其中d 系列 是物相鉴定的主要依据
第三章多晶体分析方法精品PPT课件
X射线激发磷光体发射可见光.一个光子照 射到铊活化的碘化钠单晶体,产生一闪光,闪 光碰撞光敏阴极材料,产生很多电子,其中每 一电子经光电倍增管的10联极(每个联极递 增100V正电压),产生106—107个电子,结果 在联极的末端产生一脉冲电流,经外电路转 化为电压脉冲
◆探测与记录系统---计数测量
◆ X射线仪的基本组成
X射线发生器； 衍射测角仪； 辐射探测器； 测量电路； 控制操作和运行软件的电子计算机
系统。
高分辨衍射仪 （D8-Discovre型，Bruker公司1999年产品）
◆ X射线测角仪
● 测角仪是X射线的核心组成部分 ● 试样台位于测角仪中心，试样台的中 心轴ON与测角仪的中心轴垂直或平行。 ● 试样台既可以绕测角仪中心轴转动， 又可以绕自身中心轴转动。
◆ 德拜相的拍摄---相机构造
光阑
外壳
荧光屏 铅玻璃
试样
相机的构造示意图
承光管
德拜相机为圆筒形暗 盒，直径一般为 57.3mm 或 114.6mm 。 下图为相机的构造示 意图。入射线从光阑 中心线进入，照射到 试样后的透射线进入 承光管。从承光管底 部可以看到X射线光 点和试样的暗影。
Debye照相法
测角仪的聚集几何
◆ X射线测角仪----试样
根据聚集圆原理,试样应为与圆相吻的弧 面,实际上为制造方便,采用平板试样.将 粉末试样放在20mm×15mm×2mm的 样品框中,填平、压紧、刮平.粉末颗粒大 小适中,过粗难压紧成型,且照射的颗粒少, 衍射强度不稳定.过细使衍射线宽化,并妨 碍弱线的出现.
■ 正比（气体电离）计数管（PC）
入射光子与惰性气体碰撞,使气体电离成电子和 正
离子,电子在电场的作用下向阳极加速运动,高速 运动电子又使气体电离,再产生电子向阳极运动, 如此循环下去,每个光子 产生大量的电子涌向阳 极----雪崩效应---可探 测的脉冲电流----电压 脉冲信号输出.
◆探测与记录系统---计数测量
◆ X射线仪的基本组成
X射线发生器； 衍射测角仪； 辐射探测器； 测量电路； 控制操作和运行软件的电子计算机
系统。
高分辨衍射仪 （D8-Discovre型，Bruker公司1999年产品）
◆ X射线测角仪
● 测角仪是X射线的核心组成部分 ● 试样台位于测角仪中心，试样台的中 心轴ON与测角仪的中心轴垂直或平行。 ● 试样台既可以绕测角仪中心轴转动， 又可以绕自身中心轴转动。
◆ 德拜相的拍摄---相机构造
光阑
外壳
荧光屏 铅玻璃
试样
相机的构造示意图
承光管
德拜相机为圆筒形暗 盒，直径一般为 57.3mm 或 114.6mm 。 下图为相机的构造示 意图。入射线从光阑 中心线进入，照射到 试样后的透射线进入 承光管。从承光管底 部可以看到X射线光 点和试样的暗影。
Debye照相法
测角仪的聚集几何
◆ X射线测角仪----试样
根据聚集圆原理,试样应为与圆相吻的弧 面,实际上为制造方便,采用平板试样.将 粉末试样放在20mm×15mm×2mm的 样品框中,填平、压紧、刮平.粉末颗粒大 小适中,过粗难压紧成型,且照射的颗粒少, 衍射强度不稳定.过细使衍射线宽化,并妨 碍弱线的出现.
■ 正比（气体电离）计数管（PC）
入射光子与惰性气体碰撞,使气体电离成电子和 正
离子,电子在电场的作用下向阳极加速运动,高速 运动电子又使气体电离,再产生电子向阳极运动, 如此循环下去,每个光子 产生大量的电子涌向阳 极----雪崩效应---可探 测的脉冲电流----电压 脉冲信号输出.
多晶体的物相分析
二、定性分析
1、标准物质的粉末衍射卡片物相的x射线衍 射花样：德拜图底片和衍射图 缺点：难以保存，难以进行比较。 卡片：将衍射花样经过计算，换算成衍射 线的面网间距d值和强度i，制成卡片进行保 存
编辑课件
2：基本原理
各种晶体的谱线有自已特定的位 置，数目和强度。 其中更有若干条较强的特征衍射线， 可供物相分析。
sys. 物相所属晶系；
S·G. 物相所属空间群；
a0，b0，c0 物相晶体晶格常数，A= a0/b0 , B= c0/b0轴率比； α，β，γ 物相晶体的 晶轴夹角；
Z.
晶胞中所含物质化学式的分子数；
Ref. 第四区域数据的出处。
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（5）第五区间是该物相晶体的光学及其他物理
常数：
εα,nωβ,eγ 晶体折射率；
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（10）第10区为卡片编号 若某一物相需两张卡片才能列出所
有数据，则在两张卡片的序号后加字 母A标记。
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四： PDF卡片索引及检索方法
PDF卡片的索引： Alphabetical Index Hanawalt Index Fink Index
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Alphabetical Index
该索引是按物相英文名称的字母顺序排 列。在每种物相名称的后面，列出化学分 子式，三根最强线的d值和相对强度数据， 以及该物相的粉末衍射PDF卡号。由此，若 已知物相的名称或化学式，用字母能利用 此索引方便地查到该物相的PDF卡号。
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哈氏索引
索引的构成：在哈氏索引中，每一种物相的数 据占一行，成为一个项。由每个物质的八条最强线 的d值和相对强度、化学式、卡片号、显微检索号 组成。 8条强线的构成：首先在2θ＜90°的线中选三条最 强线，d1、d2、d3。然后在这三条最强线之外， 再选出五条最强线，按相对强度由大而小的顺序其 对应的d值依次为d4、d5、d6、d7、d8，它们按 如下三种排列: 8条强线的排列：它们按如下三种排列: d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8 d2、d3、d1、d4、d5、d6、d7、d8 d3、d1、d2、d4、d5、编辑d课件6、d7、d8
多晶体物相分析
直至1971年， JCPDS出版了21组卡片，已 拥有21500种晶体材料的衍射数据及衍射花样。 以后每年增加一组。至1999年出版了第49组， 每组约1500一2000张不等。
PDF卡片
（1）1a,1b,1c为三 条最强衍射线对应 的晶面间距,1d为 最大面间距 （2）2a,2b,2c,2d 为上述各衍射线的 相对强度，最强线 为100
个字母顺序排列的； 数字索引以衍射线的d值为检索依据，按编排
方式的不同有哈氏索引和芬克索引。
数值索引（或哈氏索引）
八强线按强度排d1，d2，…，d8，对应I1＞I2 ＞…＞I8
用最强三条线进行组合排列，每种物相在索 引中出现3次。
d1d2d3d4－d8
d2d3d1d4－d8 d3d1d2d4－d8
八强线循环排列，每种物相在索引中出现8 次。
戴维字母索引
i Copper Molybdenum Oxide CuMoO4 3.72x 3.268 2.717 22-242 1-147-B12
○ Copper Molybdenum Oxide
Cu3Mo2O9
3.28x 2.638 3.396 22-609 1-150-D9
例：刚玉（Al2O3）的卡片索引
哈氏：2.09x 2.559 1.608 3.488 1.375 1.745 2.384 1.403 Al2O3 10-173
芬克：2.09x 1.745 1.608 1.403 1.375 3.488 2.559 2.384 Al2O3 10-173
字母：Aluminum Oxide：/Corundum Syn Al2O3 2.09x 2.559 1.608 10-173
参比强度I/Ic是被测相与刚玉按1:1重量配 比时，其最强线峰高之比（积分强度比）。
第22节晶体物相分析
1
•
1）对照公式7.6和公式7.7，OG
d hkl
• 2）其次，连接球心和G得到矢量O1G ，如
1.1 X射线衍射产生的物理原因
X射线与内层电子作用相干增强的具体机制 1）内层电子对X射线的弹性散射 电子受迫振动－发射电磁波 由于受迫振动的频率与入射波一致，因此发射出的散射电磁波
频率和波长也和入射波相同，即散射是一种弹性散射 2） 原子对X射线的散射 一个原子对入射波的散射相当于f(sin/)个独立电子处在原子中
• 物相分析不仅包括 对材料物相的定性 分析，还包括定量 分析，和各种不同 的物相在组织中的 分布情况。
第22节晶体物相分析
3. 物相分析的手段
3.1 x射线衍射 简便快捷，适用于多相体系的综合分析。但
由于无法实现对X射线的有效聚焦。
第22节晶体物相分析
3. 物相分析的手段
3.2 电子衍射 由于电子与物质的相互作用比X射线强4个数量级，
第二篇 晶体物相分析
第五章 物相分析概论
第22节晶体物相分析
第五章 物相分析概论
• 1. 材料的相组成及其对性能的影响 • 2. 2. 物相分析的含义 • 3. 3. 物相分析的手段
第22节晶体物相分析
1. 材料的相组成及其对性能的 影响
• 相是指具有特定的结构和性能的物质状态。固相、 液相、气相和等离子相; 纯铁在加热过程a相 (铁素 体)， g相(奥氏体)和d相(d 铁素体)
2. 衍射方向
2.1布拉格方程 2.2 厄瓦尔德图解
3. 衍射强度
第22节晶体物相分析
1. 衍射的概念与原理
➢入射的电磁波（x射线）和物质波（电子波）与 周期性的晶体物质发生作用，在空间某些方向 上发生相干增强，而在其他方向上发生相干抵 消，这种现象称为衍射。
多晶体的物相分析PPT课件
当测试所用辐射与卡片不同时，其相对强度的差别更为明显。所以在定性分析时， 强度往往是较次要的指标，应更重视面间距数据的吻合。 将测量数据与卡片对照时，允许有一些偏差
第16页/共40页
多晶体的物相分析
低角度线比高角度线重要
这是因为不同晶体来说，低角度线的d值相一致的机会很少（晶面间距大）， 但对于高角度线（晶面间距小的）不同晶体间相互近似的机会增多。
第17页/共40页
多晶体的物相分析
要重视特征线
衍射花样中强度较高且d值较大的衍射线，它不受其它产地和其它条件的 影响，并且与其他化合物的衍射线不相干扰，这些对鉴很有说服力。
第18页/共40页
多晶体的物相分析
了解来源、化学成分、物理性质
在多相混合物的衍射图谱中，属于不同相的某些衍射线条，可能因面间距 相近而相互重叠，所以，衍射图谱中的最强线实际上可能并非某一相的最强线，
成的特殊情况下，才成线性关系。
第27页/共40页
定量分析方法
多晶体的物相分析
• 由于存在未知常数K1，直接从衍射强度计数含量 很困难。可用待测相的某个线条强度与该相标准 物质的同一根衍射线条的强度相除消掉K1。
• 包括：
外标法（单线条法）
内标法
K值法
直接比较法
第28页/共40页
外标法（单线条法） 多晶体的物相分析
第7页/共40页
多晶体的物相分析
PDF卡片索引
为方便、迅速查对PDF卡片，JCPDS编辑出版了 多种PDF卡片检索手册：
✓Hanawalt无机物检查手册 ✓Hanawalt有机相检查手册 ✓无机相字母索引 ✓Fink无机索引 ✓矿物检索手册等。
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多晶体的物相分析
PDF卡片索引
第16页/共40页
多晶体的物相分析
低角度线比高角度线重要
这是因为不同晶体来说，低角度线的d值相一致的机会很少（晶面间距大）， 但对于高角度线（晶面间距小的）不同晶体间相互近似的机会增多。
第17页/共40页
多晶体的物相分析
要重视特征线
衍射花样中强度较高且d值较大的衍射线，它不受其它产地和其它条件的 影响，并且与其他化合物的衍射线不相干扰，这些对鉴很有说服力。
第18页/共40页
多晶体的物相分析
了解来源、化学成分、物理性质
在多相混合物的衍射图谱中，属于不同相的某些衍射线条，可能因面间距 相近而相互重叠，所以，衍射图谱中的最强线实际上可能并非某一相的最强线，
成的特殊情况下，才成线性关系。
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定量分析方法
多晶体的物相分析
• 由于存在未知常数K1，直接从衍射强度计数含量 很困难。可用待测相的某个线条强度与该相标准 物质的同一根衍射线条的强度相除消掉K1。
• 包括：
外标法（单线条法）
内标法
K值法
直接比较法
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外标法（单线条法） 多晶体的物相分析
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多晶体的物相分析
PDF卡片索引
为方便、迅速查对PDF卡片，JCPDS编辑出版了 多种PDF卡片检索手册：
✓Hanawalt无机物检查手册 ✓Hanawalt有机相检查手册 ✓无机相字母索引 ✓Fink无机索引 ✓矿物检索手册等。
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多晶体的物相分析
PDF卡片索引
现代材料检测第五章多晶体物相分析2011-03-08PPT课件
❖ 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
（I/Ic）。
.
Hale Waihona Puke 304. 分析方法定性相分析一般要经过以下步骤： ❖ （1）获得衍射花样：衍射仪法。 ❖ （2）计算南间距d值和测定相对强度I/I1值
方法：
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。
.
6
定性相分析的判据
❖ 通常用d（晶面间距 表征衍射线位置）和 I（衍射线相对强度） 的数据代表衍射花样。 用d-I数据组作为定 性相分析的基本判据。
❖ 定性相分析方法是将 由试样测得的d-I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。
③ 可能测到的最大面间距
.
15
④ 物相的化学式和英文名称。在化学式之后常 有一个数字和大写英文字母的组合说明。数 字表示单胞中的原子数；英文字母表示布拉 菲点阵类型：C—简单立方；B—体心立方； F—面心立方；T—简单正方；U—体心正方； R—简单菱方；H—简单六方；O简单斜方； Q—底心斜方；S—面心斜方；M—简单单 斜；N—底心单斜；Z—简单三斜。
❖ （3）对I3/I2>0.75和I2/I1≥0.75的相，以d1d2，
d1d3和d2d3的编排顺序出. 现三次。
26
Hanawalt索引说明（四）
❖ 1982年版本又作了进一步改进，它的编排规 则为：
❖ （1）所有的相最少都以的编排顺序出现一次；
❖ （2）对I2/I1＞0.75和I3/I1 ≤0.75的相，以d1d2和 d1d3的编排顺序出现二次；
❖ 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
（I/Ic）。
.
Hale Waihona Puke 304. 分析方法定性相分析一般要经过以下步骤： ❖ （1）获得衍射花样：衍射仪法。 ❖ （2）计算南间距d值和测定相对强度I/I1值
方法：
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。
.
6
定性相分析的判据
❖ 通常用d（晶面间距 表征衍射线位置）和 I（衍射线相对强度） 的数据代表衍射花样。 用d-I数据组作为定 性相分析的基本判据。
❖ 定性相分析方法是将 由试样测得的d-I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。
③ 可能测到的最大面间距
.
15
④ 物相的化学式和英文名称。在化学式之后常 有一个数字和大写英文字母的组合说明。数 字表示单胞中的原子数；英文字母表示布拉 菲点阵类型：C—简单立方；B—体心立方； F—面心立方；T—简单正方；U—体心正方； R—简单菱方；H—简单六方；O简单斜方； Q—底心斜方；S—面心斜方；M—简单单 斜；N—底心单斜；Z—简单三斜。
❖ （3）对I3/I2>0.75和I2/I1≥0.75的相，以d1d2，
d1d3和d2d3的编排顺序出. 现三次。
26
Hanawalt索引说明（四）
❖ 1982年版本又作了进一步改进，它的编排规 则为：
❖ （1）所有的相最少都以的编排顺序出现一次；
❖ （2）对I2/I1＞0.75和I3/I1 ≤0.75的相，以d1d2和 d1d3的编排顺序出现二次；
2019年-04多晶体分析方法-PPT精选文档
测角仪的衍射几何
• 按Bragg-Brentano聚焦原
理，图中除X射线管焦 点F之外，聚焦圆与测 角仪只能有一点相交。
• 聚焦圆半径l与θ角关系
为：
Rcossin
2l 2
测角仪的光路布置
• 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。
• 采用狭缝光阑和梭拉光阑组成的联合光阑。 • 联合光阑的作用。
五、X射线测量中的主要电路
计数器的主要功能 是将X射线光子的 能量转换成电脉冲 信号，计数测量电 路是将电脉冲信号 转变成操作者能直 接读取或记录的数 值。如图。
• 脉冲高度分析
器；
• 定标器； • 计数率计。
脉冲高度分析器
• 脉冲高度分析器是利用计数器产生的脉
冲高度与X射线光子能量呈正比的原理来 辨别脉冲高度，剔除干扰脉冲，由此可 达到降低背底和提高峰背比的作用；
电子计算机系统。
• X射线仪结构框图。
二、X射线衍射仪的原理
• 在测试过程，由X射线管发射出的X射线
照射到试样上产生衍射现象；
• 用辐射探测器接收衍射线的X射线光子，
经测量电路放大处理后在显示或记录装 置上给出精确的衍射线位置、强度和线 形等衍射信息；
• 这些衍射信息作为各种实际应用问题的
原始数据。
第四章 多晶体分析方法
粉末照相法 X射线衍射仪 衍射花样标定 点阵常晶体粉末的衍射花样可以用照相法和衍射仪
法获得。
• 照相法根据试样和底片的相对位置不同可分为
三种：
– 德拜－谢乐法（Debye-scherrer method）：底片位于 相机圆筒内表面，试样位于中心轴上；
联合光阑的作用
第4章 多晶体的物相分析
4．消光效应 当结晶非常完整时衍射强度去减小，式（4－ 6）是在理想的下完整晶体（粉末晶体）上椎 导出来的。所以，当用化学分析的样品进行测 试时要注意这一点。
26
26
4.2 物相定量分析
5．定量相分析应住意的问伍 为使测试达到“定量”的水平，对试验的条件、 方法及试样本身都有比定性相分析更严格的要 求。 （l）实验设备、测试条件及方法使用衍射仪能 方便、准确、迅速地获得衍射线的强度。用于 定量相分析的是衍射线的相对累积强度，常用 的测定佰射线净峰强度的方法有以下3种： 面积法；积分强度测定法；近似法 27
2
2
§4.1物相的定性分析
4.1.1 基本原理 任何一种结晶物质（包括单质元素、固涪体和化 合物）都具有特定的晶体给构（包括结构类型，晶 胞的形状和大小，晶胞中原子、离子或分子的品种、 数目和位置）。在一定波长的及射线照射下，每种 晶体物质都给出自己特有的衍射花样（衍射线的位 置和强度）。每一种物质和它的衍射花样都是—一 对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花 样。如果在试样中存在两种以上不同结构的物质时， 每种物质所特有的衍射花样不变，多相试样的衍射 3 花样只是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成。
4.2 物相定量分析
消去未知常数K，可得：
18
18
4.2 物相定量分析
2.内标法 内标法是在待测试样中掺入一定含量的标准物 质，将试样中待测相的某根射射线条强度与掺入 试样中含量已知的标谁物质的某根衍射线手强度 相比较，从而获得待测相含量。显然，内标法仅 限于粉末试样。 待测试样是由A，B，C，等相组成的多相混合 物，待测相为A，则可在原始试样中修人已知含 量的标准物质S，构成未知试样与标准物质的复 19 合试样。
15
26
26
4.2 物相定量分析
5．定量相分析应住意的问伍 为使测试达到“定量”的水平，对试验的条件、 方法及试样本身都有比定性相分析更严格的要 求。 （l）实验设备、测试条件及方法使用衍射仪能 方便、准确、迅速地获得衍射线的强度。用于 定量相分析的是衍射线的相对累积强度，常用 的测定佰射线净峰强度的方法有以下3种： 面积法；积分强度测定法；近似法 27
2
2
§4.1物相的定性分析
4.1.1 基本原理 任何一种结晶物质（包括单质元素、固涪体和化 合物）都具有特定的晶体给构（包括结构类型，晶 胞的形状和大小，晶胞中原子、离子或分子的品种、 数目和位置）。在一定波长的及射线照射下，每种 晶体物质都给出自己特有的衍射花样（衍射线的位 置和强度）。每一种物质和它的衍射花样都是—一 对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花 样。如果在试样中存在两种以上不同结构的物质时， 每种物质所特有的衍射花样不变，多相试样的衍射 3 花样只是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成。
4.2 物相定量分析
消去未知常数K，可得：
18
18
4.2 物相定量分析
2.内标法 内标法是在待测试样中掺入一定含量的标准物 质，将试样中待测相的某根射射线条强度与掺入 试样中含量已知的标谁物质的某根衍射线手强度 相比较，从而获得待测相含量。显然，内标法仅 限于粉末试样。 待测试样是由A，B，C，等相组成的多相混合 物，待测相为A，则可在原始试样中修人已知含 量的标准物质S，构成未知试样与标准物质的复 19 合试样。
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6 多晶体的物相分析
单相物质的定性分析
根据待测相的衍射数据，得们三条强线的晶 面间距并估计它们的误差：d1土△ d1， d2土 △d2，d3土△ d3 根据d1土△ d1 (或d2土△d2，d3土△ d3 )，在 数值索引中检索适当d组，找出 与d1、d2、 d3值符合较好的一些卡片 把待测相的三条强线的d值和I／I1值与这些 卡片上各物质的三强线d值和I／I1值 相比较， 淘汰不相符的卡片，最后获得与试验数据吻 合的卡片，即为待测物相，鉴定工作便告完 成。
多相物质的定性分析
当被测物质由多个物相组成时会有多套衍 射峰交织在一起。 利用数字索引对各衍射强峰的不同组合进 行检索核对，直至找到一种组分相。 从衍射图中减掉该相所有衍射峰的强度， 对剩余峰的强度作标准化处理（最强峰为 100） 重复以上两步，直至找到所有组分相。
分析实例2
假定所选的三强线属同 一相 查Hanawalt数值 索引。在索引的3.393.32(±.02)d值组中， 按第二个d值递减顺序 查找。结果没查到与所 选三强线数据相符合的 或 以 次 强 线 （ No.4 ） 为主选取三强线，如： 条目。说明所选的三强 线不属于同一相。
分析实例2
在被测衍射花样中除Al2O3相的衍射线外,剩余 的衍射线强度需重新归一化.然后从中选取三强 线的d- I/I1数值，按上述同样的步骤进行检索。 结果在索引的3.39-3.32(±.02)d值组中查到了 与 符合的条目，其卡片编号为5-490，属 相。 核对八强线的d-数据基本符合。取出5-490号 卡片，将其中所列的全部d- I/I1值与剩余衍射线 核对，也基本符合。这说明被测试样中还含有 相。鉴定完相之后，再没有剩余的衍射线了。 表明被测试样中只含有Al2O3和 两个相。
材料分析与基础第五章多晶物相分析
5.2物相定量分析
• 1.基本原理
• 物相定量分析的任务：在完成被测物相定性分
析之后，利用试样中待测相衍射强度计算，分 析确定该物相体积百分比/重量百分比.
• 1）物相定量分析基本公式
• 根据衍射强度理论证明（复习）
•
衍R(射θ)=强I0度λ/3：2πIr=I.(0e.4A/m.2/cF4/)2..
简单立方：1：2 ： 3 ： 4 ： 5 ： 6 ： 8 ： ……..
体心立方：1 ： 2 ： 3 ： 4 ： 5 ： 6 ： 7 ： 8 ： ……
面心立方3 ： 4 ： 8 ： 11 ： 12 ： 16 ： 19 ：20..
（2）非立方晶系：
例：四方晶系：l=0时，特征比：1 ： 2 ： 4 ： 5 ： 8 ： 9 ： 10其中2 ： 4 ： 5是关键整数值
• 物相:材料中由各种元素组成的具有一定结 构的化合物,包括单质和固溶体.
• 当晶体中成分不同,晶体结构不同,因而其 大小形貌以及物理性质不同的不同部分,称 为不同相,由多相物组成多相试样
5.1物相定性分析
• 1.理论基础(分析准备) • 1)每一种物质有它的 特定衍射的花样,多相物质
衍射花样是由各相物质衍射花样的迭加 • 2)X射线的衍射谱 ,是衍射强度I;入射角θ,晶面
• （2）利用8强线校对 • 5）确认：全部基本相符，确认 • 6）定性相分析流程图（见P43，图4—3）
• 5.分析实例 1）获得衍射谱 （P43，图4—4） 2）求出相应的d值，
依次排序
3）测量相对的强度 （I/I1）并列 出数据 表（见P44，表4—2）
• 4）检索PDF卡片（见P43）
• （1）先利用3强线的d __ I/I1关系检索 • （2）用8强线校对
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3.1 Hanawalt Index
➢ 索引的构成
每个相作为一个条目，在索引中占一横行，成为一个项。 由每个物质的八条最强线的d值和相对强度、化学式、卡 片号、显微检索号组成。
➢ 8条强线的构成
首先在2θ＜90°的线中选三条最强线，d1、d2、d3。然后 在这三条最强线之外，再选出五条最强线，按相对强度
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。
14 10. 卡片编号
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3、PDF卡片索引
Z1.
晶胞中所含物质化学式的分子数
Ref.
第四区域数据的出处
9
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5. 该物相晶体的光学及其他物理常数
εα,nωβ,eγ 晶体折射率
sign.
晶体光性正负
2V.
晶体光轴夹角
D.
物相密度；
MP.
物相的熔点
Color.
物相的颜色
Ref.
第5区间数据的出处
10
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6. 试样来源、制备方法、化学分析
7. 升华点 S.P. 8. 分解温度 D.T. 9. 转变点 T.P.
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2021/3/2
7. 物相的化学式及英文名称
阿拉伯数表示该物相晶胞中原子数，大写英文字母 则代表布拉维点阵
C—简单立方；B—体心立方；F—面心立方；T—简
单四方；U—体心四方；R—简单三方；H—简单六
方；O—简单正交；P—体心正交；Q—底心正交；
例子
Iron Oxide Fe2O3 3.60x 6.018 4.368 21-920
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4、常规物相定性分析步骤
（1）获得衍射花样
（2）计算各衍射线条的2θ，d 及相对强度大小
I/I1。 （3）据待测相的衍射数据，得出三强线的晶
面间距值d1、d2、d3
2b 2c 2d
λ Cut off
d
Ref.
3
Sys.
S.G.
a0 b0
c0
A
C
Αβ
γ
Z
Ref.
4
εα
nωβ
2V D mp
eγ Sign Color
Ref.
5
d Å I/I1 hkl d Å I/I1 hkl
9
9
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6
6
2、PDF卡片说明
1. 1a，1b，1c：三条最强线的面间距，1d为衍 射图中出现的最大面间距
S—面心正交；M—简单单斜；N—底心单斜；E—
简单正斜。
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8. 第8区为该物相矿物学名称或俗名
☆ 该卡片所列数据高度可靠； O 数据可靠程度较低； I 已作强度估计并指标化，但数据不可靠； C 所列数据是从已知的晶胞参数计算而得到 无标记 数据可靠性一般。
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9. 该物相所对应晶体晶面间距d（Å） b — 宽线或
每条线的相对强度写在其d值的右下角。
强度值用四舍五入的办法转换成十进制，10用“X”表 示
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➢ 索引的排列
1. 各项在索引中的编排次序，由每个项的第一、第二两 个d值来决定
2. 首先根据第一个d值的大小，把d值分成45个区间， 这就是哈氏组。各个项按第一个d值归入相应的组。
3. 属于同一个组的所有各项排列的先后以第二个d值的 大小为准，按d值由大而小的顺序排列。
➢ Hanawalt无机物检索手 册
➢ 无机相字母索引 ➢ 有机相检索手册 ➢ Fink无机索引 ➢ 矿物检索手册
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SiO2的Hanawalt索引条目
3.34x 4.264 1.822 1.542 2.461 2.281 1.381 2.131 α-SiO2 54-490
八条强线的面间距和相对强度、化学式、卡片编号、 参比强度
由大而小的顺序其对应的d值依次为d4、d5、d6、d7、d8
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➢ 8条强线的排列
前三条轮番作循环置换，后五条线的d值之顺序始终不 变。即
dd21、、dd32、、dd13、、dd44、、dd55、、dd66、、dd77、、dd88 d3、d1、d2、d4、d5、d6、d7、d8
➢ 衍射线的表示
Coll. 狭缝或光阑尺寸；
I/I1
测量衍射线相对强度的方法
D.corr.abs？所测d值的吸收矫正
4.
Ref. 说明第3，9区域中所列资源的出处。
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4. 第4区间为被测物相晶体学数据
sys.
物相所属晶系Leabharlann S·G.物相所属空间群
a0，b0，c0 物相晶体晶格常数 α，β，γ 物相晶体的晶轴夹角
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本章主要内容
第一节 物相的定性分析 第二节 物相的定量分析
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第一节 物相的定性分析
1. 概述 2. PDF卡片 3. PDF卡片索引 4. 常规物相定性分析 5. 物相定性分析所应注意问题 6. 计算机自动检索
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1、概述
基本原理
物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、 晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。 在X射线的照射下，每种晶体都有自己特定的衍射花 样。 多相试样的衍射花样时它所含的物质的衍射花样叠 加而成
判据：d-I 方法
将试样测得的d-I数据组与已知结构的标准d-I数据组 进行对比，从而鉴定得到试样中存在的物相
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SiO2单晶衍射图谱
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2、PDF卡片
d 1a 1b 1c 1d 7
8
I/I1 2a
Rad. Filter
Dia. Coll.
I/I1 corr.abs.?
4. 当有两个或若干个项的第二个d值相同时，则按第一
个d值由大而小排列。若第一个d值也相同，则由第
三个d值的大小来确定。
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3.2 无机相字母索引
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， 依次排列着化学式，三强线的d值和相对强度，卡 片编号，参比强度
2. 2a，2b，2c，2d：四条衍射线的相对强度， 最强线为100
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3. 所获实验数据时的实验条件
Rad X射线的种类（CuKα, FeKα…）
λ0
X射线的波长（Å）
Filter 滤波片物质名。当用单色器时，注明“Mono”
Dia 照相机镜头直径
Cut off. 相机所测得的最大面间距；