第五讲X射线物相分析及其应用

既然多晶体的衍射花样是被鉴定物质的标志，那么就有必 要大量搜集各种已知物质的多晶体衍射花样。Hanawalt早 在 20世纪 30年代就开始搜集并获得了上千种已知物质的衍 射花样，又将其加以科学分类，以标准卡片的形式保存这 些花样，这就是粉末衍射卡片（PDF）。
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粉末衍射卡片（PDF）

1942 年，美国材料试验学会等出版了第一组衍射数据卡片 （ASTM卡片），以后逐年增编。 1969年，建立了国际组织 ——粉末衍射标准联合会 （Joint Committee on Powder Diffraction Standards ，JCPDS ）。 在 各 国 相 应 组 织 合 作 下 ， 建 立 了 PDF 数 据 库 （ Powder Diffraction Files），出版了粉末衍射卡片，现已出版了近50 组，包括有机及无机物质卡片 60000余张，每年以2000多种 的速度增加。 PDF卡片索引：无机索引；有机索引；Hanawalt索引； Fink法数字索引；字母索引

往可以从文献中查到或估计出来，这时便可通过字母索引
将有关卡片找出，与待定衍射花样对比，即可迅速确定物 相。
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哈纳瓦尔特（Hanawalt）索引

哈纳瓦尔特索引是一种按 d值编排的数字索引。当待测样 品中的物相或元素完全未知时，可以使用数字索引。 该索引将已经测定的所有物质的三条最强线的面间距 d值 从大到小按顺序分组排列。按照排在第一位的最强线 d值 分成若干大组，各大组内按第二位的 d值自大到小排列， 每个物质三强线后列出其它5根较强线的d值（按强度顺序
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第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 第6部分 第7部分 第8部分
1a,1b,1c为三根最强衍射线的晶面间距，1d为试样的最 大面间距； 2a,2b,2c，2d为上述四根衍射线条的相对强度； 所用实验条件 物相的结晶学数据 物相的光学性质数据 化学分析、试样来源、分解温度、转变点、热处理、实 验温度等 物相的化学式和名称



PDF卡片具体形式见下页：
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粉末衍射卡片（PDF）
22-1012 d/Å I/Io 2.54 100 2.98 35 1.49 35 4.87 7 d /Å 4．873 2.984 2.543 2.436 2.109 1.937 1.723 1.624 1.491 1.4270 1.3348 n＞2.00 ZnFe2O4 Zinc Iron Oxide I/Io 7 35 100 6 17 <1 12 30 35 1 4 9 4 2 1 5 11 4 2 6 hkl 111 220 311 222 400 331 422 511 440 531 620 533 622 444 711 642 731 800 822 751 d/Å 0.9684 0.9439 0.8999 0.8848 0.8616 0.8277 0.8159 0.8122 i Franklinite I/Io 2 2 1 5 8 4 6 2 hkl 662 840 664 931 844 1020 951 1022 Rad ． Cu K1 l.54056 Filter Mono．Dia． Cut off I/I1 Diffractometer I/ICor. = 3.8 Ref ． National Bureau of Standards，Mono．25，Sec.9，60 (1971) Sys．Cubic S．G．Fd3m(227) ao 8.4411 bo co A C z 8 Dx 5.324 V Ref． Ibid．
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字母索引方法

已知被测样品的主要化学成分时用此方法。 根据物质化学元素英文名称的第一字母的顺序排列，在同 一元素档中又以另一元素或化合物名称第一字母为序编排。 在名称后面列出物质的化学式、其衍射图样中三根最强线 的d值和相对强度，以及物质的卡片序号。 检索者一旦知道了试样中的一种或数种化学元素时，便可 以使用这种索引。被分析的对象中所可能含有的物相，往
第9部分 第10部分
矿物学通用名称、有机物结构式。又上角标号★表示数 据高度可靠；○表示可靠性较低；无符号者表示一般； i 表示已指数化和估计强度，但不如有星号的卡片可靠； 有C表示数据为计算值。 面间距、相对强度和干涉指数 卡片序号
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索引方法
字母索引 哈纳瓦尔特（Hanawalt）索引
Fra Baidu bibliotekFink法数字索引

这里介绍利用 JCPDS卡片进行物相定性分析及建 立在衍射线累计强度测量基础上的定量相分析的 原理和方法。
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物相的定性分析

定性分析鉴别出待测样品是由哪些“物相”所组成。 X 射 线之所以能用于物相分析是因为由各衍射峰的角度位置所 确定的晶面间距 d以及它们的相对强度 I/I1是物质的固有特 性。每种物质都有特定的晶格类型和晶胞尺寸，而这些又 都与衍射角和衍射强度有着对应关系，所以可以象根据指 纹来鉴别人一样用衍射图像来鉴别晶体物质，即将未知物 相的衍射花样与已知物相的衍射花样相比较。
X射线衍射物相分析

材料的成份和组织结构是决定其性能的基本因素。
化学分析能给出材料的成份，金相分析能揭示材 料的显微形貌，而 X 射线衍射分析可得出材料中 物相的结构、含量及元素的存在状态。因此，三 种方法不可互相取代。

物相分析包括定性分析和定量分析两部分。
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X射线衍射物相分析

X射线衍射得到的结果是宏观体积内（约 1cm2×10μm）大量原子行为的统计结果，它与材 料宏观的物理、化学及力学性能有直接、密切的 关系。


Sign
1.2872 1.2721 1.2184 1.1820 1.1280 1.0990 1.0553 0.9949 0.9747
2V D mp brown Ref． Ibid．
Color Medium
Pattern at 25℃．Internal Standard: Ag． The sample was prepared by coprecipatation of the hydroxides， followed by heating at 600℃ for 17 hours Spinel type.