材料分析测试方法-XRD
材料测试分析技术(绪论+XRD)-05
物相定性分析：确定物质（材料）由哪些相组成 物相定量分析：确定各组成相的含量
（一）、物相定性分析 物相定性分析的基本原理
（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 衍射峰是各物相的机械叠加。 （2）制备各种标准单相物质的衍射花样并使之 规范化（PDF卡片），将待分析物质(样品)的衍
2、X射线衍射仪法
X射线衍射仪是广泛使用的X射线衍射装臵。
近年由于衍射仪与电子计算机的结合，使从操作、 测量到数据处理已大体上实现了自动化。这使衍 射仪在各主要领域中逐渐取代了照相法。
衍射仪测量具有方便、快速、准确等优点。
Rigaku D/max-RB型 X射线衍射仪
Rigaku D/max-2500/PC型 X射线衍射仪，
2、外标法
外标法是将待测样品中j相的某一衍射线条的强
度与纯物质j相的相同衍射线条强度进行直接比较，
即可求出待测样品中j相的相对含量。
外标法适合于两相系统
设有一由两相组成的混合物：
m m） 1 m） 2 （ （ 1 2 / I1 BC1 1 1 m 1 2 1 1/1 （I1 0 BC1 ） （ m） 1
1 m） （ I1 1 （I1 0 ） 1[ m） m）] m） （ （ 1 （ 2 2
I1 1 （I1 0 ）
若两相的质量吸收系数相等，则有
外标法定量分析的具体做法
先配制一系列已知含量的α、β混合物，如含α
相20%、40%、60%和80%的混合物。测定这些混合物
品的取向，后者保证衍射线进入检测器。
§5
X射线衍射分析的应用
X射线物相分析
晶胞参数的确定
xrd测试原理及操作的基本流程
文章主题：xrd测试原理及操作的基本流程一、引言在材料科学与工程领域中，X射线衍射（XRD）是一种重要的分析技术，可用于对晶体结构、物相分析和晶体质量的表征。
本文将深入探讨XRD测试的原理和操作的基本流程，以便读者能够全面理解XRD 分析的重要性和实验方法。
二、XRD测试原理1. X射线衍射的基本原理X射线衍射是通过照射物质，观察衍射光的方向和强度来了解物质的结构性质。
当入射X射线与晶体的原子排列相互作用时，会出现衍射现象，从而得到关于晶体结构的信息。
2. 布拉格方程布拉格方程是描述X射线衍射条件的基本方程。
它表示为：nλ=2dsinθ，其中n为衍射级别，λ为入射X射线的波长，d为晶格间距，θ为衍射角。
3. 结晶衍射图样通过X射线衍射仪测得的数据可以绘制成结晶衍射图样，从中可以读取出晶面间距、晶格常数等信息。
三、XRD测试操作基本流程1. 样品制备与加载首先需要将待测样品研磨成粉末，并压制成均匀的薄片或圆盘。
然后将样品加载到X射线衍射仪的样品台上。
2. 仪器参数设置在进行XRD测试前，需要设置仪器的参数，包括X射线波长、入射角范围、扫描速度等。
3. 开始测试启动X射线衍射仪，开始进行测试。
X射线穿过样品，与晶体发生相互作用，产生衍射光，再由探测器接收并记录下来。
4. 数据分析与结果解读对从X射线衍射仪得到的数据进行分析与解读，可以得到有关样品晶体结构、晶胞参数等重要信息。
四、个人观点和理解作为X射线衍射技术的一种，XRD分析在材料研究和质量检测中起着关键作用。
通过XRD测试，不仅可以了解样品的晶体结构，还可以分析其中包含的物相。
掌握XRD测试的原理和操作流程对于科研工作者和工程师来说都是非常重要的。
五、总结与回顾通过本文的讨论，我们全面了解了XRD测试的原理及操作的基本流程。
X射线衍射技术的应用范围非常广泛，可以帮助我们更好地理解材料的性质和结构。
希望读者通过本文的介绍，能对XRD分析有更深入、全面和灵活的认识。
材料分析基础实验报告之X射线衍射(XRD)物相分析【范本模板】
实验一 X射线衍射仪的结构与测试方法一、实验目的1、掌握X射线衍射的基本原理；2、了解X射线衍射仪的基本结构和操作步骤;3、掌握X射线衍射分析的样品制备方法；4、了解X射线的辐射及其防护方法二、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。
当X射线波长与晶体面间距值大致相当时就可以产生衍射。
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、实验设备丹东方圆仪器有限公司的D2700型X射线粉末衍射仪一台;玛瑙研体一个；化学药品或实际样品若干（Li4Ti5O12）。
四、实验内容1、采用玛瑙研体研磨样品，在玻璃样品架上制备一个合格试验样品;2、选择合适的试验参数，获得XRD图谱一张;3、理解样品、测试参数与XRD图谱特征的关系。
五、实验步骤1、开机1）打开总电源2）启动计算机3）将冷却水循环装置的机箱上的开关拨至运行位置，确认冷却水系统运行，水温正常（19—22℃）；4)按下衍射仪ON绿色按键打开衍射仪主机开关5）启动高压部分(a）必须逐渐提升高压，稳定后再提高电流。
电压不超过40kV,管电流上限是40mA，一般为30mA。
（b)当超过4天未使用X光管时,必须进行光管的预热。
在25kV高压，预热10分钟;30kV，预热5分钟;35kV，预热5分钟。
（c）预热结束关机后，至少间隔30分钟以上方可再次开机实验。
6）将制备好的样品放入衍射仪样品台上；7)关好衍射仪门.2、样品测试1）在电脑上启动操作程序2）进入程序界面后，鼠标左键点击“测量”菜单，再点击“样品测量”命令,进入样品测量命令3)等待仪器自检完成后，设定好右边的控制参数；4）鼠标左键点击“开始测量”，保存输出文件；5）此时仪器立即开始采集数据，并在控制界面显示；（a）工作电压与电流：一般设为40kV，40mA;（b）扫描范围:起始角度>5°，终止角度<80°；(c）步进角度：推荐0.02°，一般在0.02—0。
材料表征-XRD分析实验
材料表征-XRD分析实验目的1、了解X衍射的基本原理以及粉末X衍射测试的基本目的；2、掌握晶体和非晶体、单晶和多晶的区别；3、了解使用相关软件处理XRD测试结果的基本方法。
实验原理1、晶体化学基本概念晶体的基本特点与概念：①质点（结构单元）沿三维空间周期性排列（晶体定义），并有对称性。
②空间点阵：实际晶体中的几何点，其所处几何环境和物质环境均同，这些“点集”称空间点阵。
③晶体结构=空间点阵+结构单元。
非晶部分主要为无定形态区域，其内部原子不形成排列整齐有规律的晶格。
对于大多数晶体化合物来说，其晶体在冷却结晶过程中受环境应力或晶核数目、成核方式等条件的影响，晶格易发生畸变。
分子链段的排列与缠绕受结晶条件的影响易发生改变。
晶体的形成过程可分为以下几步：初级成核、分子链段的表面延伸、链松弛、链的重吸收结晶、表面成核、分子间成核、晶体生长、晶体生长完善。
Bravais提出了点阵空间这一概念，将其解释为点阵中选取能反映空间点阵周期性与对称性的单胞，并要求单胞相等棱与角数最多。
晶体内分子的排列方式使晶体具有不同的晶型。
通常在结晶完成后的晶体中，不止含有一种晶型的晶体，因此为多晶化合物。
反之，若严格控制结晶条件可得单一晶型的晶体，则为单晶。
2、X衍射的测试基本目的与原理X射线是电磁波,入射晶体时基于晶体结构的周期性，晶体中各个电子的散射波可相互干涉。
散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向。
衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小,衍射强度是由晶胞中各个原子及其位置决定的。
由倒易点阵概念导入X射线衍射理论, 倒易点落在Ewald球上是产生衍射必要条件。
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。
(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
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
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 应力测试原理
xrd 应力测试原理XRD 应力测试原理一、引言X射线衍射（X-Ray Diffraction，简称XRD）是一种广泛应用于材料科学领域的非破坏性测试方法，可以用来研究晶体结构、晶格常数、晶体取向和残余应力等信息。
本文将介绍XRD应力测试的原理和基本步骤。
二、XRD应力测试原理XRD应力测试是基于布拉格方程（Bragg's Law）的原理进行的。
布拉格方程描述了入射X射线与晶体晶面之间的相互作用关系。
当入射X射线与晶体晶面满足布拉格方程时，会发生共面干涉，产生衍射信号。
三、布拉格方程布拉格方程可以表示为：nλ = 2dsinθ其中，n为衍射级数，λ为入射X射线的波长，d为晶面间距，θ为衍射角。
四、应力引起的晶面间距变化晶体中的应力会引起晶面间距的变化。
根据胡克定律，应力与应变之间存在线性关系。
当晶体受到外力作用时，晶体中的原子会发生位移，导致晶面间距的变化。
因此，通过测量晶体中晶面间距的变化，可以间接推断出晶体中的应力信息。
五、应力测试步骤1. 样品准备：将待测试的样品切割成适当尺寸，并进行表面处理，以确保样品的表面光洁度和平整度。
2. 仪器调试：调整XRD仪器的参数，如入射角、发射角、入射深度等，以适应不同样品的测试需求。
3. 测量数据：通过XRD仪器发射X射线，并接收衍射信号。
记录衍射图谱，包括衍射角和相对强度。
4. 数据分析：根据布拉格方程，计算晶面间距，并绘制应力-晶面间距曲线。
5. 应力计算：根据已知晶体结构和材料参数，利用应力-晶面间距曲线，将晶面间距的变化转化为应力值。
六、应力测试的应用领域XRD应力测试在材料科学领域有广泛的应用。
主要应用于以下方面：1. 金属材料研究：通过测试金属材料中的残余应力，可以评估材料的强度、韧性和耐久性。
2. 薄膜应力测试：薄膜在制备过程中容易产生应力，通过XRD应力测试可以帮助优化薄膜的成长过程。
3. 焊接接头质量评估：焊接过程中产生的残余应力会对焊接接头的性能产生影响，通过XRD应力测试可以评估焊接接头的质量。
纳米材料粒度测试方法大全
纳米材料粒度测试方法大全纳米材料粒度测试是纳米材料研究和应用中非常重要的一项工作，通过准确测量纳米材料的粒度可以了解其物理性质和化学性质，为纳米材料的合成、应用和性能优化提供数据支持。
下面将介绍几种常用的纳米材料粒度测试方法。
1.扫描电子显微镜(SEM)：SEM是一种通过扫描纳米材料表面的高能电子束来观察和测量纳米材料粒度的方法。
该方法具有分辨率高、测量精度高、对纳米材料样品无需特殊处理等特点。
通过SEM观察到的纳米材料外观图像可以用于测量粒径、形貌和分布等参数。
2.透射电子显微镜(TEM)：TEM是一种通过透射电子束观察纳米材料内部结构的方法，也可用于测量纳米材料的粒度。
TEM具有高分辨率，可以观察到纳米尺度的细节。
通过对TEM图像的分析，可以根据纳米材料的投影面积和长度等参数来计算纳米材料的粒径。
3.动态光散射(DLS)：DLS是一种通过检测纳米材料颗粒在溶液中的布朗运动来测量纳米材料粒度的方法。
它利用激光束照射纳米颗粒溶液，测量散射光的强度和角度分布，从而得到纳米材料的尺寸分布。
DLS具有非接触式测量、快速、方便等特点，适用于纳米材料的溶液或悬浮液样品。
4.X射线衍射(XRD)：XRD是一种通过测量材料晶体的衍射角度来确定晶体结构和晶粒尺寸的方法。
对于具有晶体结构的纳米材料，可以通过XRD图谱的峰宽来估算晶粒尺寸。
XRD具有无损测量、精度高等特点，适用于晶体结构明确的纳米材料。
5.傅里叶红外光谱(FTIR)：FTIR是一种通过测量纳米材料在红外波段的吸收光谱来研究纳米材料结构和成分的方法。
纳米材料的粒度也可以通过红外吸收峰的强度和位置进行定性和定量分析。
FTIR具有所需样品量少、分辨率高等特点，适用于纳米材料的表面分析和组成分析。
6.水中悬浮液测定法：将纳米材料置于水中制备悬浮液，通过测量悬浮液的光学性质如透光率等，可以间接测得纳米材料的粒度。
该方法操作简单、快速，可用于大量样品的测量。
7.气相吸附法：纳米材料的比表面积可以通过气相吸附法来测量。
材料分析测试方法-XRD
– 化学分析、光谱分析（AAS）、X射线光电子能 谱（XPX）、俄歇电子（AES）、二次电子能谱 （SIMS）、X射线能谱仪（EDS）等
试样的元素组成
物相分析
• 物相：纯元素、化合物和固溶体组成的晶相
– 分析的试样一定有结晶
• 物相分析
– 材料、冶金 机械、化工 地矿、环保 医药、食品等
复习题
• 复习晶体结构的有关知识（固体物理，第一章）。
• 预习X射线衍射（XRD）的原理。
• 结合本专业查阅文献体会如何根据理论设计、制 备新材料。
物质的结构分析
• 进行物质结构分析方法主要有3大类
– 各种衍射技术
• 直接和精确测定分子和晶体结构的方法
– 各种光谱技术
• 红外光谱、激光拉曼光谱、紫外光 • 在各种状态测定结构，如液体
• 是否有衍射峰消失，原因？
• 是否有新的衍射峰出现（一般衍射峰的强度较低），可 能出现新的物相。
– 衍射峰强度不吻合
• 晶面的优先生长等
检索
• 字母检索
– 估计试样中可能的数种物相 – 通过其英文名称将有关卡片找出 – 与待定衍射花样对比，可确定物相
• 数字检索（Hanawalt检索）
– 无法得知试样中物相的信息 – Hanawalt组合
• 1、物相鉴定
– 1.1定性
• 当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己的独特的 衍射花样，
衍射峰 的位置2 θ
晶面的 面间距dhkl
根据布拉 格方程
衍射峰的 相对强度
对照标准衍射图 谱可以判断该物质
衍射峰的 数目
• 多种物质以混合物存在时，它的衍射数据d 不会改变（与 红外不同）
资料：X射线衍射在材料分析中的应用和原理
X射线衍射在材料分析中的应用和原理摘要：本文概要介绍了X射线衍射分析的基本原理及先关理论，提及了X射线衍射的各种方法，主要对X射线衍射分析技术的应用进行了叙述。
关键词：X射线衍射分析布拉格方程X射线衍射仪衍射花样前言X射线衍射分析（X-Ray Diffraction，简称XRD），顾名思义是利用晶体对入射的X射线形成衍射，对晶体物质进行内部原子在空间分布状况等结构信息分析的方法。
1. X射线衍射分析基本原理1.1 X射线及其获得X射线同无线电波、可见光、紫外光等一样，本质上均属于电磁波，区别在于彼此占据不同波长范围。
与所有基本粒子一样，X射线具有波粒二相性，由于其波长较短，大约在10-8~ 10-10cm之间，它的粒子性往往表现突出，故X射线可以视为一束具有一定能量的光量子流。
进行X射线衍射分析首先需得获得稳定的X射线，通常利用一种类似热阴极二极管的装置，用一定材料制作的板状阳极（靶）和阴极（灯丝）密封于一个真空玻璃-金属管壳内，阴极通电加热，在两极间加以直流高压（几KV-10KV），则阴极产生大量热电子，其在高压电场作用下飞向阳靶，在与阳极撞击瞬间产生X射线（包括连续和特征/标识X射线谱），其基本电气线路如下图。
图1X射线产生基本电气线路1.2 X射线衍射分析基本原理X射线与物质相遇时，会产生一系列效应，这是X射线应用的基础。
X射线在传播途中，与晶体中束缚较紧的电子相遇时，将发生经典散射。
晶体由大量原子组成，每个原子又有多个电子。
各电子锁产生的经典散射会相互干涉，使在某些方向被加强，另一些方向被削弱。
电子散射线干涉的总结果即为X射线衍射的本质。
由于电磁波散射干涉的矢量性，分析不难得知并不是每个方向都能获得衍射。
将晶体看成由平行的原子面组成，晶体的衍射亦当是由原子面的衍射线叠加而得，叠加的衍射线中大部分被抵消，只有一些得到加强，这些保留下来的衍射线可看成晶体中某些原子面对X射线的“反射”。
在将衍射看成反射的基础上，科学家最终导出结论：在某个方向上散射线互相加强的条件即产生X射线衍射条件是X射线与晶体之间需满足布拉格方程：2d sinθ=nλd——晶面间距；n——反射级数；θ——掠射角/布拉格角；λ——入射波长其导出条件如下图所示。
常用材料微观测试方法
常用材料微观测试方法xrdxrd即x-raydiffraction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。
射线介绍x射线就是一种波长很短(约为20～0.06埃)的电磁波，能够反射一定厚度的物质，并能够并使荧光物质闪烁、照相乳胶感光、气体电离。
在用电子束炮击金属“靶”产生的x射线中,涵盖与靶中各种元素对应的具备特定波长的x射线，称作特征（或标识）x射线。
工作原理x射线就是原子内层电子在高速运动电子的炮击下光子而产生的光辐射，主要存有已连续x射线和特征x射线两种。
晶体可以被用做x光的光栅，这些非常大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的电磁波反射将可以出现光的干预促进作用，从而使反射的x射线的强度进一步增强或布拉格衍射示意图弱化。
由于大量粒子反射波的共振，互相干预而产生最小强度的光束称作x射线的绕射线。
满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=nλ应用已知波长的x射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于x射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征x射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。
样品制取通常定量分析的样品细度应在45微米左右，即应过325目筛。
常用软件有pcpdgwin，searchmatch，highscore和jade，比较常用的是后两种。
highscore（1）可以调用的数据格式更多。
（2）窗口设置更人性化，用户可以自己选择。
（3）谱线边线的显示方式，可以使你更轻易地看见检索的情况（4）手动加峰或减峰更加便利。
（5）可以对衍射图进行平滑等操作，使图更漂亮。
（6）可以更改原始数据的步长、起始角度等参数。
（7）可以进行0点的校正。
（8）可以对峰的外形进行校正。
（9）可以进行半定量分析。
（10)物相检索更加便利，检索方式更多。
（11）可以编写批处理命令，对于同一系列的衍射图，一键搞定。
XRD分析测试方法-7
《材料分析测试方法》
(3) 实验步骤
（1）制备Wi∶Ws=1∶1的两相混合样，测定 K si值。
Ii K I s （Ii、Is各选一个或2个合适的衍射峰）
i s
（2）制备待测相的复合样：掺入与 K si 相同的内标物 质，含量可不同。 （ 3 ）测量复合样。精确测量 Ii 、 Is ，所选峰及条件与 K si 同。 （4）通过 K si 求待测相含量。求得 Wi wi
《材料分析测试方法》
计算公式：
I i Ws Wi Wi i , Wi Is Ks (1 Ws )
计算结果：
922 0.69 0.05265 WM 0.05265 ...... WM 17.0% 4892 2.47 1 0.69 8604 0.69 0.15019 WQ 0.15019 ...... WQ 48.4% 4892 8.08 1 0.69 6660 0.69 0.10255 WC 0.10255 ...... WC 33.1% 4892 9.16 1 0.69
i 1
n 1
Wi
I s CK s
2 s Wi ( m ) i
i 1
n 1
Ws
I i K i s Wi i Wi Ks I s K s i Ws Ws
K si 只与两相的密度和衍射角有关，与相的含量无关， K si是一个
常数，要求 Wi 得先求 K si ——参比强度值。
w w 1
I w (m ) 那么 ( I )0 w [(m ) (m ) ] (m )
外标法特点：方法简单，精度差
2. 内标法
若混合物中含有 n 个相，各相的μm不相等，此时可往试样中加入标 准物质，这种方法称为内标法。如加入的标准物质用 S 表示，其质量
MDIJade最完整教程XRD分析
MDIJade最完整教程XRD分析在材料科学领域，X 射线衍射（XRD）技术是一种极其重要的分析手段，它能够帮助我们了解材料的晶体结构、物相组成等关键信息。
而MDI Jade 软件则是处理和分析XRD 数据的常用工具之一。
接下来，就让我们一起深入探索 MDI Jade 软件在 XRD 分析中的完整教程。
首先，我们要获取 XRD 数据。
这通常是通过 X 射线衍射仪对样品进行测试得到的。
得到的数据可能是以文本格式（如txt ）或者特定的仪器数据格式保存。
打开 MDI Jade 软件后，第一步是导入数据。
在“File”菜单中选择“Read”，然后找到您保存的 XRD 数据文件并打开。
导入数据后，我们需要对数据进行初步的处理和优化。
在“Edit”菜单中，可以选择“Preferences”来设置一些基本的参数，比如坐标轴的范围、刻度等，以便更好地展示和分析数据。
接下来，进行寻峰操作。
在“Analyze”菜单中选择“Find Peaks”，软件会自动检测出数据中的峰位。
您还可以根据实际情况调整寻峰的灵敏度和阈值等参数，以获得更准确的峰位信息。
得到峰位信息后，我们可以进行物相鉴定。
MDI Jade 软件拥有一个强大的物相数据库。
在“Search/Match”菜单中选择“Setup”，设置好搜索条件，如元素组成、晶系等，然后点击“Search”进行搜索匹配。
软件会给出可能的物相，并根据匹配度进行排序。
对于确定的物相，我们可以进一步查看其详细信息。
在搜索结果中选中相应的物相，点击“View”可以查看该物相的晶体结构、晶格参数等详细信息。
除了物相鉴定，我们还可以利用 MDI Jade 进行定量分析。
这需要先建立标准曲线或者使用已知含量的样品进行标定。
然后，通过软件提供的定量分析功能，计算出样品中各物相的相对含量。
在分析过程中，有时候需要对数据进行平滑处理，以减少噪声的影响。
在“Process”菜单中选择“Smooth”，可以选择不同的平滑方法和参数。
材料分析方法
材料分析方法材料分析方法如下：1、化学分析法：利用物质化学反应为基础的分析方法，称为化学分析法。
每种物质都有其独特的化学特性，我们可以利用物质间的化学反应并将其以一种适当的方式进行表征，用以指示反应的进程，从而得到材料中某些组合成分的含量；2、原子光谱法：原子光谱是原子吸收或发出光子的强度关于光子能量（通常以波长表示）的图谱，可以提供关于样品化学组成的相关信息。
原子光谱分为三大类：原子吸收光谱、原子发射光谱和原子荧光光谱；3、X射线能量色散谱法（EDX）：EDX常与电子显微镜配合使用，它是测量电子与试样相互作用所产生的特征X射线的波长与强度，从而对微小区域所含元素进行定性或定量分析。
每种元素都有一个特定波长的特征X射线与之相对应，它不随入射电子的能量而变化，测量电子激发试样所产生的特征X射线波长的种类，即可确定试样中所存在元素的种类。
元素的含量与该元素产生的特征X射线强度成正比，据此可以测定元素的含量；4、电子能谱分析法：电子能谱分析法是采用单色光源或电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来，然后测量这些电子的强度与能量的分布，从而获得材料信息。
电子能谱的采样深度仅为几纳米，所以它仅仅是表面成分的反应；5、X射线衍射法（XRD）：XRD也可以辅助用来进行物相的定量分析。
它的依据是，物相的衍射线强度随着含量的增加而提高。
但是并不成正比，需要加以修正，采用Jade程序就可以对物相进行定量分析；6、质谱法（MS）：它是将被测物质离子化，按离子的质荷比分离，测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
质量是物质的固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱（简称质谱），利用这一性质，可以进行定性分析；谱峰强度也与它代表的化合物含量有关，可以用于定量分析；7、分光光度计法：分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光线透过测试的样品后，部分光线被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度，吸光值与样品的浓度成正比。
材料的五种表征方法
材料的五种表征方法一、引言材料的表征是指通过一系列实验和测试方法来获取材料的性质和特征的过程。
材料表征方法的选择取决于所研究材料的性质和研究目的。
本文将介绍五种常用的材料表征方法，包括结构表征、形貌表征、力学表征、热学表征和电学表征。
通过深入探讨这些表征方法，我们可以更好地理解材料的性能和应用。
二、结构表征结构表征是研究材料内部结构和组成的方法。
常用的结构表征方法包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等。
1. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种分析材料结晶结构的方法。
通过照射材料表面的X射线，根据X 射线与晶体的相互作用产生的衍射图样，可以确定材料的晶体结构和晶格常数。
2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种观察材料表面形貌和微观结构的方法。
通过扫描电子束和样品表面的相互作用，可以获取高分辨率的材料表面形貌图像，并且可以分析材料的成分和晶体结构。
3. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种观察材料内部结构和晶体缺陷的方法。
通过透射电子束和材料的相互作用，可以获取高分辨率的材料内部结构图像，并且可以分析材料的晶体结构、晶格缺陷和晶界等。
三、形貌表征形貌表征是研究材料表面形貌和微观结构的方法。
常用的形貌表征方法包括原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）和光学显微镜等。
1. 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种通过探针和材料表面之间的相互作用来观察材料表面形貌和表面力学性质的方法。
通过探针的运动和反馈信号，可以获取高分辨率的材料表面形貌图像，并且可以测量材料表面的力学性质。
2. 扫描隧道显微镜（STM）扫描隧道显微镜是一种通过电流和材料表面之间的隧道效应来观察材料表面形貌和电学性质的方法。
通过探针的运动和反馈信号，可以获取原子尺度的材料表面形貌图像，并且可以测量材料表面的电导率和电子结构。
3. 光学显微镜光学显微镜是一种观察材料表面形貌和显微结构的方法。
xrd分析实验报告
XRD分析实验报告1. 引言本实验旨在通过X射线衍射（XRD）技术对样品的晶体结构进行分析。
XRD是一种常用的非破坏性测试方法，通过测量物质对入射X射线的衍射来获得样品的晶体结构信息。
本报告将介绍实验的目的、实验所用仪器和方法、实验结果及其分析。
2. 实验目的本实验的目的主要有以下几点：•了解XRD技术的基本原理和应用领域；•掌握XRD实验的操作步骤和注意事项；•学习如何解析XRD图谱，获取样品的晶体结构信息；•分析并讨论实验结果，得出结论。
3. 实验仪器和方法3.1 仪器本实验使用的XRD仪器为XXXX型号，该仪器具有高精度的测量功能。
它由X 射线发生器、样品台、X射线探测器和计算机等部分组成。
3.2 方法实验步骤如下：1.将待测样品装入样品台，并调整样品台的位置，使其与X射线探测器对齐。
2.启动仪器，设置仪器参数，包括X射线波长和测量范围等。
3.开始测量，由仪器自动控制X射线发生器发射X射线，并记录探测器接收到的X射线衍射信号。
4.结束测量后，仪器将自动生成XRD图谱，并保存到计算机中。
4. 实验结果与分析根据实验数据，我们得到了如下的XRD图谱：在这里插入生成的XRD图谱的Markdown代码根据图谱，我们可以观察到一些明显的衍射峰，这些峰对应着样品中的晶面。
通过对峰的位置、强度和形状进行分析，我们可以得出样品的晶体结构信息。
5. 结论根据XRD分析结果，我们可以得出以下结论：1.样品的晶体结构是XXXX；2.样品的晶格参数为XXXX；3.样品中存在着XXXX的晶面。
6. 总结本实验通过XRD技术对样品的晶体结构进行了分析，通过观察和解析XRD图谱，我们得出了样品的晶体结构信息。
通过这次实验，我们学习到了XRD技术的基本原理和实验操作方法，并提高了对晶体结构分析的理解。
需要注意的是，XRD技术在材料科学、化学、地质学等领域具有重要的应用价值，可以用于研究材料的结构、相变和晶体缺陷等问题。
材料分析(XRD)实验报告
材料专业实验报告题目： X射线衍射(XRD)定性分析实验学院：先进材料与纳米科技学院专业：材料物理与化学姓名：学号： 15141229862016年6月30日X射线衍射（XRD）定性分析实验一、实验名称X射线衍射(XRD)实验二、实验目的1、了解X射线衍射的基本原理。
2、了解X射线衍射仪的正确使用方法。
3、掌握立方系晶体晶格常数的求法。
三、实验原理（一）X射线衍射原理X射线在晶体中产生的衍射现象，是由于晶体中各个原子中电子对X射线产生相干散射和相互干涉叠加或抵消而得到的结果。
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。
图 1 晶体对X射线衍射示意图如图1所示，衍射线空间方位与晶体结构的关系可用布拉格方程表示：2d sinθ=nλ（二）粉末衍射花样成像原理粉末样品是由数目极多的微小晶粒组成（10-2-10-4mm，每颗粉末又包含几颗晶粒），取向是完全无规则的。
所谓“粉末”，指样品由细小的多晶质物质组成。
理想的情况下，在样品中有无数个小晶粒（一般晶粒大小为1μ，而X射线照射的体积约为1mm3，在这个体积就有109个晶粒），且各个晶粒的方向是随机的，无规则的。
即各种取向的晶粒都有。
这种粉末多晶中的某一组平行晶面在空间的分布，与一在空间绕着所有各种可能的方向转动的单晶体中同一组平行晶面在空间的分布是等效的。
在粉末法中由于试样中存在着数量极多的各种取向的晶粒。
因此，总有一部分晶粒的取向恰好使其（hkl）晶面正好满足布拉格方程，因而产生衍射线。
图4 背散射分析设备示意图图 2 粉末衍射成像原理如图2所示，衍射锥的顶角为4θ。
每一组具有一定晶面间距的晶面根据它们的d 值分别产生各自的衍射锥。
xrd标准试验方法
xrd标准试验方法一、XRD标准试验方法的基本概念XRD呢，就是X射线衍射（X - Ray Diffraction）的简称啦。
这可是一种超级厉害的分析方法哦。
它就像是给材料内部结构拍X 光片一样，可以让我们清楚地看到材料晶体结构的模样。
在材料科学领域，XRD就像是一把神奇的钥匙，能打开很多关于材料微观结构的秘密大门呢。
比如说在研究金属材料、陶瓷材料，甚至是一些新型的复合材料的时候，XRD标准试验方法就发挥着不可替代的作用。
二、XRD标准试验方法的仪器设备1. X射线源。
这可是XRD仪器的心脏部分哦。
它就像一个超级小太阳一样，不断地发射出X射线。
这个射线源的稳定性可是非常重要的，如果它不稳定，就像一个摇摇晃晃的蜡烛，那得到的数据就会很不准确啦。
2. 测角仪。
这就像是一个精确的指南针，它可以准确地测量出样品和探测器之间的角度。
角度测量得准不准，直接关系到我们能不能准确地得到衍射图谱呢。
3. 探测器。
探测器就像是一个超级灵敏的耳朵，它能准确地听到X射线和样品相互作用后产生的信号。
不同类型的探测器有不同的特点，就像不同的耳朵对声音的敏感度不一样。
三、XRD标准试验方法的样品准备1. 样品的采集。
在采集样品的时候啊，一定要保证样品具有代表性。
就好比我们要研究一群羊的健康状况，不能只选最肥的那只或者最瘦的那只，要从不同的地方、不同的羊身上采集样品。
对于固体样品，我们要用合适的工具，小心地采集，不能破坏它原本的结构。
2. 样品的研磨。
采集来的样品可能是块状的或者是颗粒比较大的，这时候就需要研磨啦。
研磨的时候要注意，不能研磨得太细也不能太粗。
太细了可能会改变样品的晶体结构，太粗了又会影响测试的准确性。
就像做饭的时候切菜，切得太大块或者太细碎都不行呢。
3. 样品的制片。
对于一些需要制片的样品，这也是个技术活。
要把样品均匀地铺在片子上，不能有厚有薄。
要是铺得不均匀，就像铺床的时候被子皱皱巴巴的，X射线通过的时候就会受到不均匀的影响，得到的数据就不准确啦。
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Counts
40000
30000
20000
10000
– 可以根据峰的位置、数目和强度得到试样的结构信息。
X射线衍射可以得到的信息
• 物相鉴定
– 定性 – 定量
• • • • • •
晶胞参数的确定 晶面的择优取向生长 结晶度的测定 晶粒尺寸的测定（谢乐公式） 膜厚的测定 薄膜的应力分布
物相分析
• X射线衍射鉴别样品中的物相
– 石墨和金刚石 – Al2O3有近20中结构 – 化学分析、光谱分析（AAS）、X射线光电子能 谱（XPX）、俄歇电子（AES）、二次电子能谱 （SIMS）、X射线能谱仪（EDS）等
– 衍射峰位置不吻合
• 2θ d 晶胞的结构和大小（ a、b、c等 ）
– 出现空位或离子替代等情况
– 衍射峰数目不吻合
• 是否有衍射峰消失，原因？ • 是否有新的衍射峰出现（一般衍射峰的强度较低），可 能出现新的物相。
– 衍射峰强度不吻合
• 晶面的优先生长等
检索
• 字母检索
– 估计试样中可能的数种物相 – 通过其英文名称将有关卡片找出 – 与待定衍射花样对比，可确定物相
• 数字检索（Hanawalt检索）
– 无法得知试样中物相的信息 – Hanawalt组合
• 将最强线的面间距d1处于某一范围，如：0.269－ 0.265nm • 将面间距从999.99－0.00共分为40组
数字检索（Hanawalt检索）
• 根据XRD图谱和布拉格方程算出八强线对应晶面的 面间距d
多晶粉末衍射法：测定晶体的结构；
单色X射线源 样品台 检测器
X射线衍射方程
• 晶体的点阵结构是一致互相平行且等距离的 原子平面
– 衍射的基础——晶体的周期性和对称性
• 衍射光束服从反射定律
– 反射光线在入射平面中，反射角等于入射角 – 则这组晶面所反射的X射线，只有当其光程差是 X射线波长的整数倍时才相互增强，出现衍射
– 如吻合，则为该物质，
根据待测试样元素组成的信息
从标准卡片中找出只包括待测试 样元素的化合物的卡片
对比待测试样与标准卡片的衍射峰的 位置、衍射强度、衍射峰的数目
XRD（HA）
Peak List
00-001-1008
10
20 Position [°2Theta]
30
40
50
字母检索
• 如不吻合
布拉格方程的讨论
• 反射≠衍射 • 镜面可以任意角度反射可见光 • X射线只有满足布拉格方程的角上才能发生 反射，因此，这种反射亦成为选择反射。
• 晶面间距d,掠射角，反射级数n,和X射线的 波长λ 四个量，已知三个量，就可以求出其 余一个量。
布拉格方程的讨论
• (100)晶面发生二级衍射
– 2d100sinθ＝2λ
X射线衍射
• (单晶或多晶)晶体与x射线所产生的衍射作用 • 衍射斑点或谱图
• 分析晶体结构
• 确定晶体所属的晶系（物相鉴定）、晶体的晶胞参数、 晶粒尺寸的大小、结晶度、薄膜的厚度和应力分布等
X射线衍射
– 实际的衍射谱上并非只在符合Bragg方程的2处出现强度 在2 的附近也有一定的衍射强度分布，成峰状，也叫衍 射峰。 – 符合Bragg方程的2处为峰顶。
X射线物理学基础
• X射线的本质
– 电磁波，波长较短，一般在0.05－0.25nm;
• 劳厄，1914年，晶体衍射实验；
– X射线具有波粒二相性
• 衍射：可见光
• 一定能量的光量子流
– h:普朗克常数＝6.626－34J•S – E:能量； P：动量
X射线物理学基础
X射线物理学基础
• X射线的产生
– 分子模拟、量子力学计算
现代分析测试
• 材料的结构分析
– 衍射方法
• X射线衍射 （X-Ray Diffraction， XRD）
– 粉末衍射 » 微区、薄膜
» 高温、常温、低温衍射仪
– 四园单晶衍射
• 电子衍射（Transmission Electron Microscopy， TEM）
• 中子衍射
– 结构分析（XRD）
• 已知 ，测角，计算d；根据标准卡片，判断其物相（晶 体结构） • 根据d=f(h,k,l,a,b,c,α,β,γ,)可计算晶胞参数
• 已知面间距的晶体来反射从样品发射出来的X 射线，求得X射线的波长，确定试样的组成元 素
– X射线能量色散谱仪(EDS,EDAX)
• 已知d 的晶体（单晶硅），测角，得到特征辐射波长 ， 确定元素，特征X射线分析的基础
– 原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上， 按K、L、M、N……递增； – 最内层的能量最低 – 某层电子的能量
– 当冲向阳极靶的电子具有足够能量将内层电子 击出成为自由电子（二次电子）；
• 原子：高能的不稳定 • 自发向稳态过渡：
X射线物理学基础
• X射线的产生
– K层出现空位， K激发态；
– L层跃迁至K层， L激发态；
• 假设在每两个（100） 中间均插一个原子分 布与之完全相同的面， 晶面指数（200） • （200）的面间距是d/2
– 2d100sinθ＝ 2×(2d200)sinθ=2λ – 2d200sinθ＝λ
• (hkl )的n级衍射可看作(nh nk nl)的一级衍射
布拉格方程的讨论
• sin＝λ/(2d)
– λ一定时，d减小，将增大； – 面间距小的晶面，其掠射角必须较大
• 掠射角的极限范围为0°-90° ，但过大或过小都会造成衍 射的探测困难
石英的衍射仪计数器记录图（部分）*右上角为 石英的德拜图，衍射峰上方为（hkl）值，
应用
• 已知波长的X射线，测量未知的晶体的面间距， 进而算出其晶胞参数
• X射线的应用
– 科学研究 (XRD) – 医疗（透视） – 技术工程 (无损探伤)
年 份 学 科 1901 物理 1914 物理 1915 1917 1924 1937 1954 1962 1962 1964 1985 1986 1994
得奖者 伦琴Wilhelm Conral Rontgen 劳埃Max von Laue 亨利.布拉格Henry Bragg 物理 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg. 物理 巴克拉Charles Glover Barkla 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn 戴维森Clinton Joseph Davisson 物理 汤姆孙George Paget Thomson 化学 鲍林Linus Carl Panling 肯德鲁John Charles Kendrew 化学 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 生理医学 Maurice h.f.Wilkins 化学 Dorothy Crowfoot Hodgkin 霍普特曼Herbert Hauptman 化学 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 物理 宾尼希G.Binnig 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 物理 沙尔 C.G.Shull
面间距 化学式 英文名
衍射强度
晶间指数 实验条件
晶体学数据
来源制备等
PCPDFWIN软件（PDF）
X射线衍射可以得到的信息
• 1、物相鉴定
– 1.1定性
• 当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己的独特的 衍射花样，
衍射峰 的位置2 θ 根据布拉 格方程 晶面的 面间距dhkl 衍射峰的 相对强度 衍射峰的 数目 对照标准衍射图 谱可以判断该物质
2
2θ1(°) d 1(Å)
70000
11.628 20.928 7.610 4.245
29.271 30.500 34.127 34.410 41.521 50.176 3.051 2.931 2.627 2.606 2.175
unit:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.818
60000
50000
mg/g 2.26 GSB 1.46 GSB 0.74 GSB 0.38 GSB 0.18 GSB Blank
• 穆斯堡谱 • Γ射线衍射
物质的结构分析
• 测定物质结构的本质
某种波，如微波、红外光、X射线； 或某种粒子,如光子、电子、中子等
试样
改变试样中原子 或分子的核或 电子的某种能态 入射波（粒子）的 散射、衍射或吸收
得到物质结构 的信息
试样中原子解离 或电子电离
产生与入射波长 不同的波或粒子
电磁光谱
• 与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单
衍射分析技术的发展
内 容 X射线的发现 晶体的X射线衍射 晶体结构的X射线分析 元素的特征X射线 X射线光谱学 电子衍射 化学键的本质 蛋白质的结构测定 脱氧核糖核酸DNA测定 青霉素、B12生物晶体测定 直接法解析结构 电子显微镜 扫描隧道显微镜 中子谱学 中子衍射
• 将最强线的面间距d1处于某一范围，如：0.269－ 0.265nm • 将面间距从999.99－0.00共分为40组
字母检索
• 1、根据待测试样元素组成的信息；[Ca3（PO4）2] • 2、从标准卡片中找出只包括待测试样元素的化 合物的卡片[Ca、P、O] ； • 3、对比待测试样与标准卡片的衍射峰的位置、 衍射强度、衍射峰的数目
得到物质结构 的信息
产生与入射波长 不同的波或粒子
多晶粉末衍射分析
multiple crystal powder diffraction analysis
在入射X光的作用下，原子中的电子构成多个X辐射源，以
球面波向空间发射形成干涉光；