第六章X射线物相分析
X射线物相分析
衍射标准联合委员会（简写为JCPDS ）”，负责编辑和出版粉末
衍射卡片，称为PDF卡片。
2 . PDF卡片索引
PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片中迅速查到
所需要的PDF卡片的工具书。由JCPDS编辑出版手册有：
Hanawalt无机物检索手册； 有机相检索手册； 无机相字母索引； Fink无机索引；
利用X射线衍射的方法对试样中由各种元素形成的具有确定结构 的化合物（物相），进行定性和定量分析。
X射线物相分析给出的结果，不是试样的化学成分，而是由各种
元素组成的具有固定结构的物相。
第一节
1. 基本原理 4. 分析方法
定性相分析
3. PDF卡片索引
2. PDF卡片 5.计算机自动检索
一、基本原理
X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花 样来进行分析的。 对于晶体物质中来说，各种物质都有自己特定的结构参数 （点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等）， 结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较 X 射线衍射花样可区分出不同的物质。 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
出K值法（又称基体清洗法）、绝热法、无标样法。
二、基本原理
设j为样品中任一相，某(HKL)衍射线强度为Ij，其体积分数 为fj，样品(混合)线吸收系数为μ； Vj为j相参加衍射的体积， Wj为j相的质量分数，Cj、K分别代表与待测量无关的物理量强度 因子。 定量分析的基本依据：Ij随fj的增加而增高；但由于样品对X 射线的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依赖于Ij与fj及μ之间的关系。 由于衍射仪的吸收因子为1/2μ，则复相中j相某根衍射线条 的强度为：
x射线物相分析实验报告
x射线物相分析实验报告X射线物相分析实验报告引言：X射线物相分析是一种常用的实验方法，用于研究材料的晶体结构和组成。
通过观察和分析X射线的衍射图案，我们可以得到材料的晶体结构、晶格参数以及晶体中原子的排列方式等重要信息。
本实验旨在通过X射线物相分析技术，对给定的材料样品进行结构分析，并探索其性质和应用。
实验方法：1. 样品制备：首先，我们选择了一种具有特定晶体结构的材料作为研究对象。
然后，将样品制备成粉末状，以便于进行X射线衍射实验。
制备过程中需要注意避免杂质的混入，以保证实验结果的准确性。
2. X射线衍射实验：将制备好的样品放置在X射线衍射仪器中，调整仪器参数，如入射角度、扫描范围等。
通过控制X射线的入射角度和扫描范围，我们可以获取不同角度下的衍射图案。
实验过程中需要保证仪器的稳定性和准确性，以获得可靠的实验结果。
结果与讨论：通过X射线衍射实验，我们获得了样品在不同角度下的衍射图案。
根据这些衍射图案，我们可以进行结构分析和晶格参数计算。
1. 结构分析：通过对衍射图案的观察和分析，我们可以确定样品的晶体结构。
根据布拉格方程和衍射峰的位置、强度等信息，我们可以推断出晶体中原子的排列方式和晶胞结构。
这对于研究材料的性质和应用具有重要意义。
2. 晶格参数计算：通过测量衍射图案中的衍射角度和计算相关的几何参数，我们可以得到样品的晶格参数。
晶格参数是描述晶体结构的重要参数，它们的大小和比例关系直接影响材料的性质和行为。
通过计算晶格参数，我们可以进一步了解样品的结构特征和晶体生长方式。
结论：通过X射线物相分析实验，我们成功地对给定的材料样品进行了结构分析和晶格参数计算。
通过观察和分析衍射图案，我们得到了样品的晶体结构和晶格参数等重要信息。
这些结果对于研究材料的性质和应用具有重要意义，为进一步深入研究和应用提供了基础。
总结：X射线物相分析是一种重要的实验方法，通过观察和分析X射线的衍射图案，可以获得材料的晶体结构和组成等关键信息。
X射线物相分析实验报告
X射线物相分析实验报告
X射线物相分析实验采用X射线衍射技术，旨在确定物质的组成成分以及各组分含量。
这种技术还可用以确定物种位阶和特有结构，以及研究物质的相变等。
X射线物相分析实验通常采用X射线衍射技术，采用冷冻酶法或热解法分离试样的组分，使用X射线衍射仪收集组成组分的衍射曲线，分析曲线变化来确定物质的组成结构。
当用热解法处理时，可以在较高的温度条件下，将混合物分解成其原子构型中的各组分，
从而取得较为准确的衍射曲线。
X射线衍射实验可以测定非晶态以及晶态结构物质的晶粒
尺寸，探究物质受温度、时间、温度变化等影响的程度。
X射线物相分析实验是X射线晶体衍射技术的一个重要应用，在无损检验、材料结构
分析、塑料成型分析等领域都有广泛的应用。
这种技术可以用于分析各种有机物及它们的
混合物，也可以用于分析金属材料的组成、结构和晶体尺寸等特性。
实验步骤：
(1)准备试样。
(2)将试样放入探测器，使用冷冻酶法或热解法将其分离开来，获取组分的衍射曲线。
(3)根据衍射曲线对各组分的拟合度进行评估，确定各成份在物质中的构成比例。
(4)计算其他统计值，如晶粒尺寸、晶体指数、相变温度等。
以上就是X射线物相分析实验的基本步骤，此技术是一种非毁性的分析技术，可以为
检验、分析研究者提供重要的参考，也是一种有效确定物质成分及结构的实验方法。
X射线物相分析
线数据均进行过对照为止，最后从中找出最可能
的物相及其卡片号。
⑤从档案中抽出卡片，将试验所得d—I/I1数据与卡
片上的数据详细对照。如果完全符合，则物相鉴 定完成。
五、定性分析举例
说明：
①对于多相物质，其中衍射线可能出现重叠，因此 会影响强度的真实分布。所以试验中的最强线未 必就是真的最强线。 ②选择三强线比对时，有可能这三强线不属于同一 物相，因此要进行反复多次的组合。
两式相除：
I W m I 0 W m m m
若各相的线吸收系数及密度均相等
Wj I j / I j
0
应用：
①当测出了Iα、(Iα)0后，若已知μmα、μmβ，则可以代 入公式直接求得Wα。 ②若μmα、μmβ未知，则要通过定标曲线求Wα。 所谓定标曲线为 I / I ～Wα关系曲线。 0 如P.89，图5－2所示。
再设复合试样中，A相的体积分数为CA‘，其质量分数为WA’。
WA'＝WA· （1－WS）
A相某根衍射线的强度为：
IA
K A CA
式中μ为复合试样的总吸收系数
标准物质S某根衍射线的强度为：
IS
K S CS
两式相除：
S I A KS K S CS K S WS / S K S A WS
晶体学数据
Sys.：晶系； S.G.：空间群； a0、b0、co：为点阵常数； A、C：为轴比，A＝a0/ b0，C＝co / b0； α、β、γ：为晶胞轴间夹角； Z：晶胞中的原子数。
光学和其它物理性质数据
εα、nwβ、εγ—为折射率； Sign—为光学性质的正（＋）或负（－）； 2V—为光轴间的夹角； D—密度； mp—熔点； Color—颜色。
X射线物相分析
X射线物相分析
• 例如对于钢铁材料（Fe-C合金），成份分析可以 知道其中C%的含量、合金元素的含量、杂质元素 含量等等。但这些元素的存在状态可以不同，如 碳以石墨的物相形式存在形成的是灰口铸铁，若 以元素形式存在于固溶体或化合物中则形成铁素 体或渗碳体。究竟Fe-C合金中存在哪些物相则需 要物相分析来确定。用X射线衍射分析可以帮助我 们确定这些物相； • 进一步的工作可以确定这些物相的相对含量。前 者称之X射线物相定性分析，后者称之X射线物相 定量分析。
1.81 1.83 1.81 1.80 1.80 1.80
1.28 1.28 1.28 1.27 1.27 1.27
相对强度I/I1 100 50 100 80 100 46 100 80 100 35 100 70
20 80 20 80 20 50
表3 4-836卡片Cu的衍射数据
• • • • •
物相定性分析方法
• 3 比较此行中的三条线，看其相对强度是 否与被摄物质的三强线基本一致。如d和 I/I1都基本一致，则可初步断定未知物质 中含有卡片所载的这种物质。 • 4 根据索引中查找的卡片号，从卡片盒中 找到所需的卡片。 • 5 将卡片上全部d和I/I1与未知物质的d和 I/I1对比如果完全吻合，则卡片上记载的 物质，就是要鉴定的未知物质。
二、X射线物相定性分析
• 1938年由Hanawalt提出，公布了上千种物 质的X射线衍射花样，并将其分类，给出每 种物质三条最强线的面间距索引（称为 Hanawalt索引）。 • 1941年美国材料实验协会（The American Society for Testing Materials，简称 ASTM）提出推广，将每种物质的面间距d和 相对强度I/I1及其他一些数据以卡片形式 出版（称ASTM卡），公布了1300种物质的 衍射数据。以后，ASTM卡片逐年增添。
X射线物相分析
无机相字母索引；
Fink无机索引； 矿物检索手册等品种。
14
Han
aw
alt 无
机 索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引 相 中占一横行。每个条目中的内容包括：
衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对
数 强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学 式，卡片编号，参比强度（I/I）。
1980年版本编排规则为： （1）对I3/I2≤0.75的相，以d1d2的编排顺序出现一次； （2）对I3/I2>0.75和I2/I1<0.75的相，以d1d2和d1d3的编
排顺序出现二次； （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。
3
基本原理
任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定 波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有 的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是 一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物 质的衍射花样机械叠加而成。
定性相分析的判据。
4
通常定用d性（晶相面间分距 析的 判定性据相分析方法是将
X射线物相分析
利用X射线衍射的方法对试样中由各种元 素形成的具有确定结构的化合物（物相）， 进行定性和定量分析。
X射线物相分析给出的结果，不是试样的 化学成分，而是由各种元素组成 的具有 固定结构的物相。
2
定性相分析
1. 基本原理 2. PDF卡片 3. PDF卡片索引 4. 分析方法 5.计算机自动检索
7
PDF卡片的内容（1）
（1）1a、1b、1c,三个位置上的数据是衍射花样中前 反射区（2 θ <90°）中三条最强衍射线对应的面间 距，1d位置上的数据是最大面间距。
x射线物相分析实验报告
x射线物相分析实验报告
X射线物相分析实验报告
摘要：
本实验利用X射线衍射技术对样品进行了物相分析。
通过对不同晶体结构的样品进行X射线衍射实验，得到了样品的晶格常数和晶体结构信息。
实验结果表明，X射线衍射技术是一种有效的物相分析方法，能够准确地确定样品的晶体结构和晶格常数。
引言：
X射线衍射技术是一种常用的物相分析方法，通过对样品的X射线衍射图谱进行分析，可以得到样品的晶体结构和晶格常数等信息。
本实验旨在通过X射线衍射实验，对不同晶体结构的样品进行物相分析，验证X射线衍射技术在物相分析中的应用价值。
实验方法：
1. 准备不同晶体结构的样品，包括金属、陶瓷和晶体材料。
2. 将样品固定在X射线衍射仪上，调整仪器参数，使得X射线能够与样品发生衍射。
3. 收集样品的X射线衍射图谱，记录衍射峰的位置和强度。
4. 通过对X射线衍射图谱的分析，得到样品的晶格常数和晶体结构信息。
实验结果：
通过对不同样品的X射线衍射图谱进行分析，得到了样品的晶格常数和晶体结构信息。
实验结果表明，X射线衍射技术能够准确地确定样品的晶体结构和晶格常数，为物相分析提供了重要的信息。
结论：
本实验通过X射线衍射技术对不同晶体结构的样品进行了物相分析，验证了X
射线衍射技术在物相分析中的应用价值。
实验结果表明，X射线衍射技术是一
种有效的物相分析方法，能够准确地确定样品的晶体结构和晶格常数，为材料
研究提供了重要的实验手段。
希望本实验结果对相关领域的研究工作有所帮助。
XRD物相分析概述
它是鉴定未知相 时主要使用的索引，它按衍射花样的三条最强线 d值排列，1972年 以后出版的书还列出了外五条较强的线，即为八强线排列，每种物 质的三强线或八强线在索引中重复三次或八次，即每一强线都作为 第一根线排列一次。
3
结构分析工作者需要一个粉末衍射图数据库，并已 建立了衍射数据国际中心（International Center for Diffraction Data，ICDD），每年出版一期粉 末衍射卡片集（PDF）。ICDD 是由一些国际科学 组织资助的非盈利性组织，在历史上，这个组织是 通过与美国国家标准局（现在叫N.I.S.T.）和一些其 他实验室联合主办测定粉末衍射图的。不过，在粉 末衍射卡片集上发表的大多数衍射图是从文献论文 中得到的。论文中的衍射图由编辑人员评估，挑选 后以书的形式出版，或编成计算机格式（例如， CD-ROM）出版。每年大约有2000 个新的衍射图 分组发表在数据库中。
24
如果混合物由两相组成，它们的质量吸收系数不 相等，则(5-49)式变成： 因 故
假定试样为纯的第1 相，其衍射线强度为(I1)0，则得： 将两式相除得： 如混合物中两相的质量吸 收系数(μ m)1和(μ m)2已知， 则实验测出两相混合物中 第1 相衍射线的强度I1和 纯第1 相同一衍射线的强 度(I1)0之后，由式就能求 出混合物中第1 相的质量 分数ω 1。 25
11
2．定性相鉴定
① 单相试样的定性分析 ② 多相试样的定性分析
12
3．定性物相鉴定过程中应注意的问题
① d比I相对重要 ② 低角度线比高角度线重要 ③ 强线比弱线重要 ④ 要重视特征线 ⑤ 做定性分析中，了解试样来源、化学 成分、物理性质 ⑥ 不要过于迷信卡片上的数据，特别是 早年的资料 ，注意资料的可靠性。
第六章X射线物相分析
上述索引分为“有机”与“无机”两类， 每类又分为字母索引与数字索引两种。
A、字母索引
根据物质英文名称的第一个字母顺序排列，在名称后面 列出物质的化学式、其衍射花样中三根最强线的d值和相 对强度，以及物质的卡片号，从卡片号即可找到相应的 PDF卡片，最终得到物相的参数。
B、数字索引
当待测样中的物相或组成元素完全不知时，可以使用数 字索引，数字索引中主要有哈那瓦特无机索引与芬克无 机索引。
强度很弱的峰被选进了八强峰，这种情况下只 要条目中绝大部分线满足条件即可，找出PDF 卡片后自然可以确定物相鉴定的正确与否；b、 被测物质中包含两种以上的物相，这种情况比
较麻烦，首先要用排列组合的方式找出某一物
相的三强线及其它衍射线，找出与其对应的条 目后，找出PDF卡片确定该物相，然后将该物 相对应的线条剔除，并将剩下的线条的强度归
晶体学数据：Sys.—晶系；S.G—空间群；a0、b0、c0，α、β、γ—晶胞参数；A= a0/b0 ,C= c0 / b0 为轴比；Z—晶胞中化
学式单位的数目； Ref—参考资料； 物理性质：εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料；
晶面间距和相对强度均会存在误差，但是由于影响衍 射花样中强度的因素要复杂得多，因此在定性分析时 晶面间距的数据要更为重要；
c) 低角度线比高角度线重要：这是因为低角度的晶面间
距比较大，其间隔也大，而高角度的晶面间距较小， 其间隔一般比较小；因此对于不同的晶体而言，低角 度时晶面间距相同的机会要比高角度时小；
目前的PDF卡片组由JCPDS与ICDD(International Center for Diffraction Data，国际衍射资料中心)联合出版。
X射线物相定性分析实验
X 射线物相定性分析实验一、简述X 射线物相定性分析的原理和方法晶体的X 射线衍射图像是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。
由于每一种结晶无知，都有特定的结构参数，与众不同，其结果是实验得出的衍射图谱都跟一种特定的物质对应。
如果事先对每种单相物质都测定一组晶面间距d 值和相应的衍射强度(相对强度)，并制成PDF 卡片。
将实验测定的衍射图谱数据与粉末衍射文件中某一卡片上的数据相比较，从而判定未知物相。
二、实验过程分析1、制作样品，放入实验样品仓。
开启X 射线衍射仪，打开X 射线衍射仪控制操作系统，校读系统，使X 射线探测器转到起始测量角度。
2、开始测量，设置角度测量范围、操作者和样品名。
3、测量结束，保存数据到相应的专业子目录。
4、打开图谱分析软件，选择图像平滑点数，使图像平滑并打印图像。
5、根据衍射图谱，首先选出衍射峰，测量出对应的2θ和波峰净高度。
6、由布拉格衍射公式换算出晶面间距d ；选最高峰I 1为100，换算出其它峰相应的I/ I 1。
三强线数据如下：d 1 d 2 d 3 I 1 I 2 I 33.25 1.68 2.49 100 51 457、根据三强线进行数字检索，经过d 和相对强度的仔细对比，查得相应的索引数据为：8、在卡片柜里找出卡片号为4-0551的卡片，根据卡片数据列出详细的数据对比如下：实验数据 卡片号4-05512θ d 值 I/ I 1d 值I/ I 1 27.44 3.251 100 3.245 100 36.12 2.486 45 2.489 41 2.297 7 41.25 2.18 19.9 2.188 22 2.054 9 54.42 1.686 51.98 1.68 50 56.71 1.62 14.9 1.624 161.48 8d 1d 2d 3I 1 I 2 I 3 化学式英文名称卡片号3.25 1.69 2.49 100 50 41TiO 2 TiTaniu Dioxide 4-05511.453 669.12 1.36 12 1.36 1669.71 1.349 7 1.347 71.305 11.243 31.2 11.17 4误差定性分析：样品制作的时候，表面不可能绝对平整以及粉末在样品框窗口分布的不均匀，可能导致相对强度的测量没有和PDF卡片理想的吻合。
X射线物相分析
PDF衍射数据卡片分为有机和无机两类，常用的形式有三种， 一是 卡片；二是微缩胶片；第三种是书，将所有的卡片印到 书中，每页可以印3张卡片。
实验条件:
辐射光源 波长 滤波片 相机直径
所用仪器可测最 大面间距 测量相对强度的 方法
数据来源
晶体学数据:
晶系 空间群
晶胞边长
轴率 A=a0/b0 C=c0/b0
3、分析方法：
（1）获得衍射图后，测量衍射峰的2θ，计算出晶面间距d。 并测量每条衍射线的峰高，以是最高的峰的强度作为100， 计算每条衍射峰的相对强度I/I1 。
（2）根据待测相的衍射数据，得出三强线的晶面间距值d1、 d2、d3（最好还应当适当地估计它们的误差:每组的d值连同 它的误差标写在每页的顶部,例:3.39-3.32(±.02), 3.313.25(±.02) ）。
4-836卡片Cu的衍射数据
d/Å 2.088 1.808 1.278 1.090
I/I1 100 46 20 17
d/Å 1.0436 0.9038 0.8293 0.8083
I/I1 5 3 9 8
剩余线条与Cu2O的衍射数据的比较
（3）根据d1值，在数值索引中检索适当d组。
（4）在该组内，根据d2和d3找出与d1、d2、d3值符合较好的 一些卡片。 （5）若无适合的卡片，改变d1、d2、d3顺序，再按（2）（4）方法进行查找。 （6）把待测相的所有衍射线的 d值和I/I1与卡片的数据进行 对比，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。
X射线物相分析方法有：
X射线物相分析实验报告
实验X射线物相分析1．了解X射线衍射仪的结构及工作原理。
2．掌握X射线衍射物相定性分析的原理、实验方法以及物相检索方法。
二、实验原理当一束单色X射线照射到某一结晶物质上，由于晶体中原子的排列具有周期性，当某一层原子面的晶面间距d与X射线入射角θ之间满足布拉格（Bragg）方程：2d sinθ= λ（λ为入射X射线的波长）时，就会产生衍射现象。
X射线物相分析就是指通过比较结晶物质的X射线衍射花样来分析待测试样中含有何种或哪几种结晶物质（物相）。
任何一种结晶物质都有自己特定的结构参数，即点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或离子的数目、位置等等。
这些结构参数与X射线的衍射角θ和衍射强度I有着对应关系，结构参数不同则X射线衍射花样也各不相同。
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，不存在两种衍射花样完全相同的物质。
通常用表征衍射线位置的晶面间距d（或衍射角2θ）和衍射线相对强度I的数据来代表衍射花样，即以晶面间距d为横坐标，衍射相对强度I为纵坐标绘制X射线衍射图谱。
目前已知的结晶物质有成千上万种。
事先在一定的规范条件下对所有已知的结晶物质进行X射线衍射，获得一套所有结晶物质的标准X射线衍射图谱（即d-I数据），建立成数据库。
当对某种材料进行物相分析时，只需要将其X射线衍射图谱与数据库中的标准X射线衍射图谱进行比对，就可以确定材料的物相，如同根据指纹来鉴别人一样。
各种已知物相X射线衍射花样的收集、校订和编辑出版工作目前由国际性组织“粉末衍射标准联合委员会（JCPDS）”负责，每一种物相的X射线衍射花样制成一张卡片，称为粉末衍射卡，简称PDF卡，或称JCPDS卡。
通常的X射线物相分析即是利用PDF卡片进行物相检索和分析。
当多种结晶物质同时产生衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加——它们相互独立，不会相互干涉。
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。
X射线物相分析实验报告
X射线物相分析实验报告实验目的：通过X射线物相分析技术，对样本进行分析，确定其组成成分和晶体结构。
实验仪器：X射线衍射仪、样品架、X射线管、计数器、计算机等。
实验原理：X射线物相分析是一种通过测量材料探测到的特定的X射线的波长和强度来确定物质成分和结构的方法。
当X射线通过样品时，会被样品中的原子核和电子散射，形成衍射图样。
根据衍射图样的特征，可以得出材料的成分和晶体结构。
实验步骤：1.首先，准备样品并将其放置在样品架上。
2.打开X射线衍射仪的电源，并设置合适的参数，如波长范围、扫描速度等。
3.将样品架放入X射线衍射仪中，确保样品与X射线管之间的距离合适。
4.开始进行扫描，记录X射线的强度和角度。
5.根据扫描结果，得出衍射图样。
6.使用相应的软件进行数据处理和分析，确定样品的组成和结构。
实验结果与分析：根据实验测得的衍射图样，我们可以得出样品的晶体结构和成分。
通过对衍射峰的位置和强度的分析，我们可以得出晶体的晶格常数、物质的组成成分以及晶体的取向等信息。
同时，我们还可以使用数据库中的标准衍射图样和模拟方法进行比对，以确定样品中的物质。
实验结论：通过X射线物相分析实验，我们成功确定了样品的组分和晶体结构。
该实验方法可以广泛应用于材料科学、地质学、化学等领域，用于分析和研究各种材料的组成和结构。
通过X射线物相分析，我们可以更深入地了解材料的性质，为相关领域的研究提供重要的依据和指导。
实验过程中可能存在的问题及改进方案：在实验过程中，可能会遇到样品不稳定、仪器故障、数据处理复杂等问题。
针对这些问题，我们可以在样品制备过程中选择合适的方法，使样品尽可能稳定。
同时，对仪器设备进行定期维护和检修，确保其正常运行。
在数据处理过程中，可以使用专业的软件进行辅助分析，提高处理效率和准确性。
总结：通过X射线物相分析实验，我们掌握了使用X射线衍射仪进行样品分析的方法和技巧。
同时，我们也了解了X射线物相分析的原理和应用。
第六章X射线物相分析
第六章X射线物相分析第六章X射线物相分析 ?则说，M、γ是两个晶体结构不同的晶体，也就是两个相。
任何一种结晶物质（纯金属、固溶体、化合物等）都有自己特定的晶体结构。
因此，在X射线衍射时，都要产生一定的X射线衍射谱。
反之，根据衍射谱的特点→判断物质的晶体结构的有无——定性分析。
根据衍射线的强度分布→判断各种相的相对数量——定量分析。
相的微观结构受成分、生产工艺热处理工艺的影响；成分、生产工艺、热处理工艺微观结构（相组成、相含量、相形态、相分布）力学性质。
所以，物相分析是分析成分、生产工艺、热处理工艺、力学性质之间的关系。
金相：根据相的形貌判断相的特征。
要与标准图谱对照，不能看原子排列方式等，只有含量多的时后才能进行定量分析。
所以不能准确地进行定性、定量分析。
近代电子显微术：只能进行微区的定量分析。
磁性分析：可分析奥氏体含量，即只能分析有磁性的材料。
X射线：是宏观的、大尺度的信息，与宏观的结构、力学性质靠近。
第一节定性相分析1.1原理X射线衍射谱，就如同人的指纹一样，是每一种晶体物质的特征，是鉴别晶体物质的标志。
如果将两种或两种以上的晶体物质混合在一起，则组成混合物的各相产生的衍射花样是独立的、机械叠加。
根据衍射谱的特点确定物相的晶体结构和相的种类——就是定性分析的内容。
前面所述的方法，对立方晶系较简单，其它晶系则复杂了，且只能计算出晶体物质的晶体学参数，而物质是什么相，必须查对晶体学手册。
仔细分析衍射谱各衍射峰的分布和相对强度的变化衍射谱的主要特征标志物相的晶体结构衍射线的分布2θ确定(2θ与入射波长λ及衍射面间距有关，波长一定时，由d可确定θ，而d是晶体结构中一个重要参数)衍射线的积累强度取决于晶体的结构因子和多重性因子所以衍射谱上衍射线的分布及强度作为标定物相的主要依据是完全可行的。
为了消除因采用不同入射线，波长对衍射线的位置（2θ）的影响，可将各衍射线的位置换算成衍射面间距（d=λ/2sinθ）也即，用d-I数据组作为定性相分析的基本判据。
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计算机检索
对于计算机检索的算法及程序设计 的检索步骤我们没有必要十分清楚。 简单介绍一下 PCPDFWIN 数据库的 检索，再稍微介绍一下用ORIGIN来 作物相的定性分析的一般方法。
小结
物相的确定只能采用 X 射线衍射、中子衍射和 电子衍射的方法，其中最方便和有效的方法是 X 射线衍射；X射线衍射花样就像人的指纹一样， 可以唯一的确定物相；
物相定性分析时应注意的问题
a) 考虑到实验数据存在一定的误差，故允许所得的晶面 间距和相对强度与卡片的数据略有出入： 一般来说， 晶面间距的误差约为0.2%，不能超过1%；而相对强度 的误差则允许大一些； b) 晶面间距比相对强度相对重要： 从实验数据中得到的 晶面间距和相对强度均会存在误差，但是由于影响衍 射花样中强度的因素要复杂得多，因此在定性分析时 晶面间距的数据要更为重要；
2. 芬克无机索引
芬克无机索引与哈那瓦特无机索引的条目 类似，只是将条目中本来是化学式的地方 用物相的化学名称替代；芬克无机索引与 哈那瓦特无机索引最大的区别是其编排方 式的差异，芬克索引中将8强线循环排列， 每种物相在索引中出现 8次。当所测试样存 在择优取向或者其它原因使强度存在失真 时，用芬克无机索引检索比较方便。
a0/b0 ,C= c0 / b0 为轴比；Z—晶胞中化
物理性质：εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料； 试样来源：制备方法；化学分析，有时亦注明升华点（S.P.），分解温度（D.T.），转变点（T.P.），摄照温度等。
e) 要重视衍射花样中的特征线：衍射花样中晶面间距较大 同时强度较高的线，在不同的衍射条件下一般都会出现， 而且与其它物相的衍射线条相重的机会出较小，一般可 以作为该物相的特征线，应该予以重视；
f) 在衍射分析以前，最好先弄清楚试样的来源和化学成分： 对于物相较多较复杂的试样，事先弄清楚试样中的化学 成分和可能存在的物相，对衍射分析非常重要；在某些 情况下有的物相的线条位置比较相近，此时如果衍射花 样中还有相重的线条的话，衍射分析会相当麻烦，但如 果我们事先知道试样的化学成分和可能存在的物相，则 分析工作就会变得相对简单；
g) 不要过分迷信卡片上的数据，注意资料的可靠性： 查 到卡片后，首先要注意卡片上的可靠性标志，如果可 靠性标志为不高时，应该引起注意；另外，早期的X射 线衍射一般是采用照像的方法，因此其强度可能与衍 射仪法得到的花样存在一定的差别；
h) X射线衍射只能肯定某个物相存在，而不能确定某个相 不存在： 当混合物中某个物相的量很少或者该物相的 散射能力较差时，它的衍射线条可能很难测到；比如 在钨和碳化钨的混合物中，仅含0.1~0.2wt%钨时，就能 观察到它的衍射线条；而碳化钨的含量在不少于 0.3~0.5wt%时，其衍射线条才可见。
PDF卡片索引
PDF 卡片索引是一种能帮助实验者从庞大的数据 库中迅速查到所需要的 PDF 卡片的工具书。由 JCPDS编辑出版的PDF卡片检索手册有： 哈那瓦特无机物检索手册； 有机相检索手册； 无机相字母索引；
芬克无机索引；
矿物检索手册等。
上述索引分为“有机”与“无机”两类， 每类又分为字母索引与数字索引两种。
PDF卡片的发展
J.D.Hanawalt等人于1938年首先发起，以d-I数据组代替衍 射花样，制备衍射数据卡片的工作，制作了约1000种物质 的花样； 1942年“美国材料试验协会（American Society for Testing Materials, ASTM）”出版了约1300张衍射数据卡片（这就 是通常使用的ASTM卡片）； 1969年起，由美国材料试验协会和英、法、加拿大等国 的有关协会共同组成“粉末衍射标准联合委员会 (Joint Committee on Powder Diffraction Standards, JCPDS)”的国际 组织，由它负责卡片的收集、校订和编辑工作，此后的卡 片组就称为粉末衍射卡片组(Powder Diffraction File ，PDF) ；
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； P — 体心斜方； S — 面心斜方； M — 简单单斜； N—底心单斜； Z—简单三斜。
干 涉 面 间 距
相 对 强 度
⑦如果在索引中找不到与实验结果完全匹配的条 目，则应考虑如下的可能： a 、被测物质为单 相，但由于择优取向等原因，使得本来应该是 强度很弱的峰被选进了八强峰，这种情况下只 要条目中绝大部分线满足条件即可，找出PDF 卡片后自然可以确定物相鉴定的正确与否； b 、 被测物质中包含两种以上的物相，这种情况比 较麻烦，首先要用排列组合的方式找出某一物 相的三强线及其它衍射线，找出与其对应的条 目后，找出PDF卡片确定该物相，然后将该物 相对应的线条剔除，并将剩下的线条的强度归 一化后，按前面提到的顺序进行新一轮的物相 鉴定。
1980年版本编排规则为： （1）对I3/I2≤0.75的相，以d1d2的编排顺序出现一次； （2）对I3/I2>0.75和I2/I1<0.75的相，以d1d2和d1d3的编排顺 序出现二次； （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。 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d1d2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； （3）对I3/I1 ＞0.75和I4 /I1 ≤0.75的相，以d1d2， d2d1 和d3 d1的编排顺序出现三次； （4）对I4/I1 ＞0.75的相，以d1d2，d2d1 ， d3d1和d4d1的编排 顺序出现四次； 按这种编排规则，每个相平均占有1.7个条目。
c) 低角度线比高角度线重要： 这是因为低角度的晶面间 距比较大，其间隔也大，而高角度的晶面间距较小， 其间隔一般比较小；因此对于不同的晶体而言，低角 度时晶面间距相同的机会要比高角度时小；
d) 强线比弱线重要：在衍射花样中，最重要的是三强线； 在衍射花样中，较强的线一般都会出现，而较弱的线在 某些特殊情况下可能不会出现；
③在数字索引中找到与 d1（最强线的晶面间距） 对应的那组； ④按次强线的晶面间距 d2找到接近的几列，在同 一组中，各列系按 d 2 递减的顺序排列，这一点 对检索十分重要； ⑤检索这几列数据中第三个 d 值是否与实验值相 对应；如果某一或几列相符，再查看第 4 根线、 第5根线直至第8根线，并从中找出最可能的物 相及其卡片号； ⑥从卡片库中抽出相应的卡片，将实验所得的 d 值及相对强度与卡片上的数据详细对照，如果 对应得很好，则物相鉴定即告完成；
内容
6-1 物相的定性分析
6-2 物相的定量分析 6-3 总结
物质的成分分析可以采用化学分析、 光谱分析、X射线荧光光谱分析、能谱分 析、电感偶合等离子体原子发射光谱分 析等方法来确定； 物相的确定只能采用X射线衍射、中子 衍射和电子衍射的方法，其中最方便和 最有效的方法是X射线衍射。
每种结晶物质都有其特定的结构参数，包 括点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子（或者 离子）的数目及其位置等等，而这些参数在X 射线的衍射花样中均有所反映； 尽管物相的种类有成千上万种，但就象人 的指纹一样，没有两种衍射花样完全相同的 物相！因此可以用X射线衍射花样唯一地确定 物相； 如果将几种物相混合，则得到的多晶衍射 花样将是各个物相衍射结果的简单叠加。
即使得到了物相的 X 射线衍射花样，要确定其晶体 学参数也是一个非常麻烦的问题；但是如果我们将大 量标准物相的多晶粉末衍射花样先分析好并储存起来， 做成一个很大的数据库，则对于数据库中已有的物相， 对这种物相的分析就变成了简单的比对工作；
有了这样的数据库以后，必须制定一套能够迅速检 索的办法，这套办法是由哈那瓦特于1938年创立的， 它是用 d 来取代衍射花样中的 2 θ 角，这样在卡片上列 出一系列的d及对应的强度I，就可以代替衍射花样， 应用时，只须将所测图样经过简单的转换就可与标准 卡片相对照，而且这样就可以在拍摄衍射花样时不必 局限于使用与制作卡片同样的波长。
每个条目中，最前面是该卡片的可靠性符号，接 下来是八强线的d值和相对强度，其中相对强度分 成十个等级，写在相应的晶面的右下角，最强线 的强度写成×，其余的以1~9数字标示；接下来是 物相的化学式、PDF卡片号以及微缩胶片号。其样 式如下：
由于试样的制备和实验条件的差异，往往使被测 相的最强线并不一定是与标准样品的最强线一致， 在这种情况下，如果每个相在索引中只出现一次， 就有可能出现根据实验结果检索不到对应的物相。 为了解决这个问题，在哈那瓦特索引中采用了以 下的方法： 在1980年以前的索引中，每个相的三强线d值以 d1d2d3，d2d3d1，d3d1d2的排列顺序（其余5个d值顺 序不变），以排在最前面的d值作为分组的标准在 不同的d值组中重复出现三次。这样，条目数就是 相数的三倍；
A、字母索引
根据物质英文名称的第一个字母顺序排列，在名称后面 列出物质的化学式、其衍射花样中三根最强线的d值和相 对强度，以及物质的卡片号，从卡片号即可找到相应的 PDF卡片，最终得到物相的参数。
B、数字索引
当待测样中的物相或组成元素完全不知时，可以使用数 字索引，数字索引中主要有哈那瓦特无机索引与芬克无 机索引。 1、哈那瓦特无机索引 此索引将最强线的晶面间距d1值所处的范围（如 3.31~3.25埃）归为一组，全索引共分51组（1982年版本 中，从大于 10Å到1Å分成45 组），并按面间距范围从大 到小排列，组的面间距范围在每页的顶部标出。在每组 内则按次强线的面间距 d 2 减小的顺序排列，而对d 2 值相 同的几列又按 d1值递减的顺序排列。每个相作为一个条 目，在索引中占一横行。