X射线衍射仪(XRD)
xrd的原理及其在材料检测的应用
XRD的原理及其在材料检测的应用1. X射线衍射(XRD)的原理X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)是一种广泛应用于材料科学研究和材料检测的非破坏性分析技术。
它基于X射线与晶体结构相互作用的原理,通过测量和分析X射线的衍射图样,获取材料的晶体结构信息和材料的物相组成。
1.1 X射线的衍射现象当X射线通过晶体时,会与晶体内的原子相互作用,形成衍射现象。
这是因为晶体内的原子排列有序,构成了周期性的晶体结构。
当入射X射线的波长与晶体晶格常数的比值满足布拉格衍射条件时,入射X射线会被晶体内的原子散射,在特定的角度上产生衍射。
1.2 布拉格衍射条件布拉格衍射条件可以表示为:nλ = 2d sin(θ)其中,n是一个整数,λ是入射X射线的波长,d是晶面的间距,θ是入射X射线与晶面的夹角。
根据布拉格衍射条件,当满足特定的n和θ时,入射X射线会发生衍射,形成衍射峰。
通过测量衍射峰的位置和强度,可以得到晶体的晶格常数、晶体结构和晶体中原子的相对位置。
2. XRD在材料检测中的应用X射线衍射在材料检测中有广泛的应用,包括材料相组成分析、晶体结构研究、材料表面形貌分析等。
2.1 材料相组成分析X射线衍射可以确定材料的相组成,即材料中存在哪些晶体相。
通过测量材料的衍射峰的位置和强度,可以与材料的标准衍射图样进行对比,确定材料的晶相。
这对于材料的质量控制、材料的配方优化等方面具有重要意义。
2.2 晶体结构研究X射线衍射可以用于研究材料的晶体结构。
通过测量材料的衍射峰的位置和强度,可以确定晶体的晶格常数、晶胞参数等重要参数。
通过衍射峰的宽度和形状,可以了解材料的结晶度和晶体缺陷等信息。
这对于理解材料的物理特性和改进材料的性能具有重要意义。
2.3 材料表面形貌分析除了研究晶体结构外,X射线衍射还可以用于材料的表面形貌分析。
当X射线照射到材料表面时,反射回来的X射线会受到表面结构的影响。
通过测量被表面反射回来的X射线的特征,可以分析材料的表面形貌、表面纹理等信息。
X射线衍射仪(XRD)相关参数
X射线衍射仪(XRD)相关参数·步进扫描试样每转动一步(固定的Δθ)就停下来,测量记录系统开始测量该位置上的衍射强度。
强度的测量也有两种方式:定时计数方式和定数计时方式。
然后试样再转过一步,再进行强度测量。
如此一步步进行下去,完成指定角度范围内衍射图的扫描。
用记录仪记录衍射图时,采用步进扫描方式的优点是不受计数率表RC的影响,没有滞后及RC的平滑效应,分辨率不受RC影响;尤其它在衍射线强度极弱或背底很高时特别有用,在两者共存时更是如此。
因为采用步进扫描时,可以在每个θ角处作较长时间的计数测量,以得到较大的每步总计数,从而可减小计数统计起伏的影响。
步进扫描一般耗费时间较多,因而须认真考虑其参数。
选择步进宽度时需考虑两个因素:一是所用接收狭缝宽度,步进宽度至少不应大于狭缝宽度所对应的角度;二是所测衍射线线形的尖锐程度,步进宽度过大则会降低分辨率甚至掩盖衍射线剖面的细节。
为此,步进宽度不应大于最尖锐峰的半高度宽的1/2。
但是,也不宜使步进宽度过小。
步进时间即每步停留的测量时间,若长一些,可减小计数统计误差,提高准确度与灵敏度,但将损失工作效率。
·定速连续扫描试样和接收狭缝以角速度比1:2的关系匀速转动。
在转动过程中,检测器连续地测量X射线的散射强度,各晶面的衍射线依次被接收。
计算机控制的衍射仪多数采用步进电机来驱动测角仪转动,因此实际上转动并不是严格连续的,而是一步一步地(每步0.0025°)跳跃式转动,在转动速度较慢时尤为明显。
但是检测器及测量系统是连续工作的。
连续扫描的优点是工作效率较高。
例如以2θ每分钟转动4°的速度扫描,扫描范围从20~80°的衍射图15分钟即可完成,而且也有不错的分辨率、灵敏度和精确度,因而对大量的日常工作(一般是物相鉴定工作)是非常合适的。
但在使用长图记录仪记录时,记录图会受到计数率表RC的影响,须适当地选择时间常数。
·脉冲计数率在衍射仪方法中,X射线的强度用脉冲计数率表示,单位为每秒脉冲数(cps)。
X射线衍射仪技术(XRD)
一站式的材料检测、分析与技术咨询服务X射线衍射仪技术(XRD)1、X 射线衍射仪技术(XRD)X射线衍射仪技术(X-ray diffraction,XRD)。
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。
X射线衍射分析法是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。
当某物质(晶体或非晶体)进行衍射分析时,该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象,物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该物质产生特有的衍射图谱。
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。
因此,X射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的一种现代科学方法,已逐步在各学科研究和生产中广泛应用。
2. X射线衍射仪技术(XRD)可为客户解决的问题(1)当材料由多种结晶成分组成,需区分各成分所占比例,可使用XRD物相鉴定功能,分析各结晶相的比例。
(2)很多材料的性能由结晶程度决定,可使用XRD 结晶度分析,确定材料的结晶程度。
(3)新材料开发需要充分了解材料的晶格参数,使用XRD可快捷测试出点阵参数,为新材料开发应用提供性能验证指标。
(4)产品在使用过程中出现断裂、变形等失效现象,可能涉及微观应力方面影响,使一站式的材料检测、分析与技术咨询服务用XRD可以快捷测定微观应力。
(5)纳米材料由于颗粒细小,极易形成团粒,采用通常的粒度分析仪往往会给出错误的数据。
采用X射线衍射线线宽法(谢乐法)可以测定纳米粒子的平均粒径。
3. X射线衍射仪技术(XRD)注意事项(1)固体样品表面>10×10mm,厚度在5μm以上,表面必须平整,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,需提供测试方向。
(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。
X射线粉末衍射仪XRD的操作规程说明
X射线粉末衍射仪XRD的操作规程说明X射线粉末衍射仪XRD,通常应用于晶体结构的分析。
X射线是一种电磁波,入射到晶体时在晶体中产生周期性变化的电磁场。
引起原子中的电子和原子核振动,因原子核的质量很大振动忽略不计。
振动着的电子是次生X射线的波源,其波长、周相与入射光相同。
基于晶体结构的周期性,晶体中各个电子的散射波相互干涉相互叠加,称之为衍射。
散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向,产生衍射线。
适用领域:1.材料晶体大小的测定期模拟计算。
2.半导体基底上薄膜生长的纳米材料分析。
3.纳米材料中的物相定性分析。
4.纳米氧化锌陶瓷的参杂制备及物相分析、结构表征、性能和结构分析等。
5.单相和多相的全谱拟合计算和结构精修操作规程:一、开机1.开启墙壁总电源。
开启循环水电源。
开启稳压电源(等5秒钟后,按下“RESET" )。
2.开启XRD设备电源。
3.开启计算机电源,进入XRD应用程序。
4.开启射线发生器高压,进入待测试状态。
二、样品放置、取出1.严格按照规定制样,样品高度与样品台高度一致,压平,保持样品表面光洁平整。
2.按外侧“OPEN DOOR”键解锁,手动开启玻璃舱门,将样品台放入样品支架卡住,关闭舱门锁好。
取出样品时,先按“DOOROPEN”键,手动开启舱门,按下样品支架后面拨片,样品台及样品支架自动下落,取下样品台,关闭舱门锁好。
三、测试谱线1.先初始化驱动操作。
先点Requested后面方框,然后点击Initdrive。
然后在程序界面中调整探测角度范围,扫描速度和步长。
2.根据测试需要,选择合适宽度的狭缝。
低于10度,须换最小狭缝。
3.在程序界面上选合适的电压与电流,鼠标点左边“SET”键加高压。
4.在参数设置正确的情况下,点“START”,开始采集谱线。
5.选择需要的XRD谱数据,先保存到硬盘,再光盘刻录导出数据。
四、关机1.先在计算机XRD应用程序里将电压和电流降到最小点击”SET”。
xrd工作原理
xrd工作原理
X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)是一种通过材料对入射
的X射线进行散射来分析物质结构的技术。
它基于布拉格(Bragg)的衍射理论,利用晶体的晶格参数和入射X射线的
波长之间的关系进行分析。
X射线是一种电磁辐射,具有很短的波长。
当X射线通过材
料时,它们与材料内部的原子发生相互作用。
这种相互作用导致X射线的散射,使得入射的X射线以不同的角度和强度被
散射出去。
X射线如果通过晶体,会与晶体中的原子相互作用,并发生散射。
根据布拉格的衍射理论,当散射的X射线满足一定的条
件时,它们会出现相干的叠加现象,形成衍射图样。
衍射图样是一种特殊的点阵图案,它的形状和强度分布与晶体的结构和晶格参数有关。
通过测量衍射图样中的衍射角度和强度分布,可以反推出材料的晶体结构和晶格参数。
X射线衍射技术通常使用X射线衍射仪进行实验。
X射线衍
射仪由X射线源、样品支架、衍射器和探测器等组成。
X射
线源产生X射线束,通过样品支架使X射线束通过待测样品,然后经过衍射器散射出去,最后由探测器记录散射X射线的
角度和强度。
X射线衍射技术广泛应用于材料科学、晶体学、矿石分析、生物结构研究等领域。
通过X射线衍射技术,可以了解材料的
晶体结构、晶格参数、材料成分以及材料中存在的缺陷和畸变等信息。
这对于研究材料的物理性质和改进材料的性能具有重要意义。
x射线衍射仪的安全要求
X射线衍射仪的安全要求X射线衍射仪(XRD)是一种常用于分析样本中物质的结构和组成的仪器。
XRD技术准确定量地确定样本中的原子、晶体结构等信息。
因此,XRD被广泛应用于各种领域的研究中,如材料科学、化学、地质学、物理学、生物学等。
然而,如何保障操作人员及周围人员的安全,成为了XRD实验中重要的考虑因素。
本文将介绍XRD实验过程中的一些安全要求。
安全防范意识首先,操作人员应具有一定的安全防范意识,遵循XRD实验室的安全规定和操作规程。
新操作人员应进行安全培训,并且定期接受安全培训,了解设备的最新情况,了解实验室可能存在的危险情况,以及应该采取的应对措施。
防护设备其次,在实验室中必须配备足够的防护设备。
这些设备包括个人防护设备和周围环境防护设备。
个人防护设备包括-手套、防护眼镜、防辐射服等。
周围环境防护设备主要是用来隔离辐射区域和非辐射区域的隔离栏杆和警示牌。
环境安全防护再次,实验室应该定期检查XRD设备的周围环境,并确保实验室的通风系统足够强大,以便清除室内的辐射物质。
实验操作过程中不允许摄影、打电话、吃东西等,以减少操作人员的注意力分散。
同时,危险品、易燃易爆品、氧化剂等应远离实验室。
设备安全检测最后,XRD实验室中的设备应定期进行安全检测。
实验室内XRD设备必须时刻保持良好的工作状态,XRD设备的维护应由专业的技术人员进行。
以上是X射线衍射仪实验中的一些安全要求。
保障实验室操作人员的安全是做好XRD实验的前提,也是一个安全实验室的必要条件。
操作人员应该严格遵守安全规定和操作规程,定期接受培训,了解操作中存在的危险,才可以保障实验室中的稳定、持续、高效并安全的进行。
X射线衍射仪
X射线衍射仪的形式多种多样,用途各异,但其基本构成很相似,为X射线衍射仪的基本构造原理图,主要部 件包括4部分。
(1)高稳定度X射线源 提供测量所需的X射线,改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长,调节阳极电压 可控制X射线源的强度。
(2)样品及样品位置取向的调整机构系统 样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。 (3)射线检测器 检测衍射强度或同时检测衍射方向,通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多 晶衍射图谱数据。 (4)衍射图的处理分析系统 现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统,它们 的特点是自动化和智能化。 x射线衍射仪 X射线衍射仪
每种矿物都具有其特定的X射线衍射图谱,样品中某种矿物含量与其衍射峰和强度成正相关关系。在混合物 中,一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关,这就是X射线衍射做相定量分析的基础。X射线衍 射是晶体的“指纹”,不同的物质具有不同的X射线衍射特征峰值(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射线衍射线位置与强度也就各不相同,所以通过比较X射线衍射线位置与强度可 区分出不同的矿物成分。X射线衍射仪主要采集的是地层中各种矿物的相对含量,并系统采集各种矿物的标准图谱, 包括石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、黄铁矿等近30种矿物成分,通过矿物成分的相对含量就可以确定 岩石岩性,为现场岩性定名提供定量化的参考依据,提高特殊钻井条件下岩性识别准确度。
主要参数
主要参数
三个物理量:从图中可以看出,衍射谱上可以直接得到的有三个物理量,即衍射峰位置(2θ)、衍射峰强度 (I)及衍射峰形状(f(x))。粉末衍射可解决的任何问题或可求得的任何结构参数一般都是以这三个物理量为基础 的。
X射线衍射仪器校准方法说明书
X射线衍射仪器校准方法说明书一、引言X射线衍射(XRD)技术是一种广泛应用于材料结构表征与分析的技术。
而要确保X射线衍射仪器的准确性和可靠性,需要进行定期的校准。
本文将详细介绍X射线衍射仪器的校准方法,以确保其在实验研究中的可靠性和准确性。
二、设备检查在进行校准之前,需要先检查X射线衍射仪器的设备状况。
包括以下几个方面:1. 确保仪器的电源连接稳定。
2. 检查射线源的放射性程度,确保源的辐射稳定性。
3. 检查X射线出射窗口的完整性。
4. 检查仪器的机械部分,确保样品台和探测器的位置准确。
5. 检查仪器的冷却系统、温度控制系统等环境因素,确保仪器的稳定性。
三、仪器校准1. 校准样品的选择选择适当的校准样品对于X射线衍射仪器的校准至关重要。
常用的校准样品有单晶衬片、多晶衬片或标准粉末样品。
根据具体实验需求和仪器类型选择适当的校准样品。
2. 样品台校准(1)水平校准:将样品台移至仪器正中位置,使用水平仪或调平仪对样品台进行水平校准。
调整样品台的倾斜状态,直到气泡位于水平仪的中心位置,此时样品台水平校准完成。
(2)角度标定:选择合适的标定样品,在仪器上设置相应的校准角度,然后在仪器上观察标定样品的衍射角度。
将观察到的衍射角度与已知的标定角度进行比对,如果有偏差,则进行调整,直到衍射角度与标定角度一致。
3. 探测器校准(1)垂直校准:使用调平仪或垂直仪,调整探测器的垂直度。
将探测器调整至垂直位置,直到气泡位于垂直仪的中心位置,此时探测器垂直校准完成。
(2)增益校准:根据探测器的特性,设置合适的增益参数。
通常可以通过特定的校准样品,如铜(Cu)标准粉末样品进行增益校准。
调整增益参数,使标准粉末样品的峰位位于合适的位置,以保证探测器的灵敏度和分辨率。
四、数据分析与验证在进行校准后,需要对校准结果进行数据分析和验证。
主要包括以下几个方面:1. 阴影校正:通过扫描无样品的背景信号,进行阴影校正。
校正后的信号能够更准确地反映样品的衍射情况。
X射线衍射仪(XRD)
X 射线衍射仪(XRD )1、X 射线衍射仪(XRD )原理当一束单色 X 射线照射到晶体上时,晶体中原子周围的电子受X 射线周期变化的电场作用而振动,从而使每个电子都变为发射球面电磁波的次生波源。
所发射球面波的频率与入射的X 射线相一致。
基于晶体结构的周期性,晶体中各个原子(原子上的电子)的散射波可相互干涉而叠加,称之为相干散射或衍射。
X 射线在晶体中的衍射现象,实质上是大量原子散射波相互干涉的结果。
每种晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布规律。
根据上述原理,某晶体的衍射花样的特征最主要的是两个:(1)衍射线在空间的分布规律;(2)衍射线束的强度。
其中,衍射线的分布规律由晶胞大小,形状和位向决定,衍射线强度则取决于原子的品种和它们在晶胞的位置,因此,不同晶体具备不同的衍射图谱。
在混合物中,一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关,这就是利用X 射线衍射做物相分析的基础。
X 射线衍射是晶体的“指纹”,不同的物质具有不同的X 射线衍射特征峰值(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 射线衍射线位置与强度也就各不相同,所以通过比较X射线衍射线位置与强度可区分出不同的物质成分。
布拉格方程,其中n 为衍射级数图1.1 布拉格衍射示意图布拉格方程反映的是衍射线方向和晶体结构之间的关系。
对于某一特定的晶体而言,只有满足布拉格方程的入射线角度才能够产生干涉增强,才会出现衍射条纹,这就是XRD 谱图的根本意义所在。
对于晶体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,体现在X 射线衍射(XRD )图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。
对于非晶体材料,由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序,只是在几个原子范围内存在着短程有序,故非晶体材料的X 射线衍射(XRD )图谱为一些漫散射馒头峰。
n λ=2dsin θ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,进而可在已有资料中查出试样中所含的元素。
xrd衍射仪工作原理
X射线衍射(XRD)是一种常用的材料结构分析技术,通过测量材料中X射线的衍射模式,可以得到材料晶体结构和晶体学信息。
X射线衍射仪是用于进行X射线衍射实验的仪器设备。
X射线衍射仪的工作原理如下:
1. X射线源:X射线衍射仪通常使用X射线管作为X射线源。
X射线管内部有一个阴极和一个阳极,当高压加到阴极上时,电子会从阴极被加速,并与阳极碰撞,产生X射线。
2. 样品准备:待测材料常常被制成薄片、粉末或块状样品,并进行必要的前处理,如研磨、成块或薄片制备。
3. X射线衍射:X射线从X射线管发出后,通过多层滤光器等装置进行滤波和束缚,以获得所需的X射线波长。
然后,X射线照射到样品上,晶体中的原子或分子会对X射线进行衍射。
4. 探测器:探测器主要用于检测和记录材料中的衍射X射线信号。
最常见的探测器是点式或线扫描的曲线探测器(如闪烁计数器或硅PIN探测器),通过转动样品,可以在不同角度下测量样品的衍射强度。
5. 角度扫描:X射线衍射仪通常通过旋转样品台来实现角度扫描。
样
品台在X射线照射下以一定的角速度旋转,通过连续记录不同角度下的衍射强度,构建衍射图谱。
6. 衍射图谱分析:根据衍射图谱,可以通过布拉格方程和多种数学方法来确定材料的晶格参数、晶体结构类型和材料的相对定量分析等信息。
总的来说,X射线衍射仪通过发射X射线、照射样品、测量衍射信号和数据分析来获得材料的晶体结构信息,基于固体物质对X射线的散射特性,实现对材料结构的研究和分析。
一文看懂X射线衍射仪XRD基本原理
一文看懂X射线衍射仪XRD基本原理X射线衍射仪(X-ray diffraction,简称XRD)是一种用于研究物质结构的仪器。
它基于X射线和物质晶体间的相互作用,通过测量晶体对入射X射线的衍射现象,可以推断出晶体结构的信息。
XRD的基本原理可以概括为以下几个方面:1.X射线的产生:X射线是由高速运动的电子通过高能电压加速器加速而产生的。
当电子的速度足够高时,电子与原子核的相互作用会产生特定能量的X射线。
2.X射线的衍射:当入射X射线与晶体相互作用时,X射线会发生衍射现象。
晶体的晶格结构决定了入射X射线的衍射角度和强度分布,衍射实验可以通过观察衍射图样来分析晶体的结构信息。
3. 布拉格方程:布拉格方程是描述衍射现象的数学关系。
它可以表示为2dsinθ = nλ,其中d为晶胞间距,θ为衍射角度,n为衍射级数,λ为入射X射线的波长。
根据布拉格方程,通过测量衍射角度和已知入射X射线的波长,可以确定晶胞间距d。
4.衍射图样解析:通过观察衍射图样,可以得到衍射峰的位置和强度信息。
每个衍射峰对应一个特定的晶面族,通过解析衍射峰的位置和强度分布,可以确定晶格参数和晶体的结构。
5.数据处理:XRD实验通常会得到一系列衍射峰的位置和对应的强度数据。
为了获得更准确的晶体结构信息,需要进行一系列的数据处理和分析。
常用的处理方法包括数据平滑、背景减除、衍射峰拟合等。
XRD广泛应用于材料科学、物理学、化学等领域,通过分析物质的晶体结构,可以了解材料的晶格参数、晶体缺陷、晶体取向和结晶度等重要信息。
同时,XRD还可以用于粉末衍射、薄膜衍射、单晶衍射等不同类型的实验,以满足不同应用的需要。
总之,X射线衍射仪是一种基于X射线的仪器,通过测量晶体对入射X射线的衍射现象来研究物质的结构。
它的基本原理包括X射线的产生、X射线的衍射、布拉格方程、衍射图样解析和数据处理等方面。
XRD在材料科学和相关领域中具有重要的应用价值。
XRD衍射仪的工作原理
XRD衍射仪的工作原理XRD(X射线衍射)仪是利用X射线与物质相互作用的现象来研究物质的结构和性质的仪器。
其工作原理可以简单地描述为:入射X射线束照射到样品上,被样品中的原子核和电子散射,产生散射波。
这些散射波经过改变入射角度的X射线检测器的检测,得到衍射图样,通过对衍射图样的分析,可以获得物质的晶体结构、晶格常数和相对原子位置等信息。
1.X射线的生成:X射线由X射线管产生,X射线管由一个阴极和一个阳极组成。
在阴极上加高电压,使阴极表面的电子高速运动并撞击到阳极上。
撞击过程中,电子从一个能位较低的级别跃迁到能位较高的级别,撞击电子的能量以X射线的形式释放出来。
2.X射线的选择:X射线管产生的X射线包括连续的白线辐射和特征X射线。
为了减少背景噪声,通常通过使用滤光器来选择特定的X射线能量范围。
3.X射线的照射:样品需要制备成粉末状,然后利用样品舱将样品放置在X射线束前。
入射的X射线束穿过样品,并与样品中的原子核和电子相互作用。
这些相互作用会散射出去,并以特定的角度散射回来。
4.散射波的检测:为了测量散射的X射线,衍射仪上配备了一个X射线检测器,例如固态探测器或闪烁计数器。
这些检测器可以测量X射线的强度和能量,形成衍射图样。
5.衍射图样的分析:通过对衍射图样的分析,可以确定物质的晶体结构、晶格常数和相对原子位置等信息。
常用的分析方法包括布拉格方程和倒易空间图。
XRD衍射仪的工作原理基于X射线与样品中原子核和电子的相互作用。
入射的X射线与样品中的原子核和电子散射,形成散射波。
通过检测和分析散射回来的X射线,可以得到衍射图样,并从中获得物质的结构和性质信息。
这使得XRD成为一种非常重要和广泛应用于材料科学、地球科学、生物学等领域的研究工具。
xrd仪器的原理及应用
XRD仪器的原理及应用1. 什么是XRD仪器?XRD仪器是一种研究材料结构的工具,全称为X-射线衍射仪(X-Ray Diffraction)。
它利用X射线入射材料表面后的衍射现象,通过记录和分析衍射图样,得到材料的结晶结构信息。
2. XRD仪器的原理XRD仪器的原理基于布拉格(Bragg)定律,即当入射X射线的波长与晶格的间距满足一定条件时,晶体会对入射X射线进行衍射。
根据布拉格定律,可以得到以下公式:$$ n\\lambda = 2d\\sin\\theta $$其中,n为衍射阶次,$\\lambda$为入射X射线的波长,d为晶格的间距,$\\theta$为衍射角。
3. XRD仪器的主要组成部分XRD仪器由以下几个主要组成部分构成:3.1 X射线源X射线源是XRD仪器中最关键的部分之一,它产生出高能的X射线,通常使用射线管(X-ray tube)作为X射线源。
射线管中包含有一个阳极和一个阴极,当高压施加在射线管上时,阴极产生的电子被加速并击中阳极,从而产生X射线。
3.2 样品支撑台样品支撑台是放置待测样品的位置,在XRD仪器中通常采用旋转支撑台,可以使样品在不同角度下进行测量。
样品支撑台的设计使得样品能够固定且精确地旋转。
3.3 X射线检测器X射线检测器是记录和测量被样品衍射的X射线的装置。
目前常用的X射线检测器包括闪烁计数器(scintillation counter)和平板探测器(flat panel detector)。
这些检测器能够测量到衍射的位置和强度,并将其转化为电信号进行分析和记录。
3.4 数据处理系统数据处理系统是将X射线检测器测量到的信号转化为衍射图样,并进行数据分析和解释的系统。
它通常由计算机和相关的数据分析软件组成。
4. XRD仪器的应用XRD仪器在材料科学、化学、地质学等领域有着广泛的应用。
4.1 材料结构分析XRD仪器可以用于分析材料的结晶结构。
通过测量样品的衍射图样,可以得到晶格常数、晶体对称性以及晶体结构等信息。
XRD衍射仪的工作原理(两篇)
引言:X射线衍射(XRD)是一种重要的材料表征技术,广泛应用于材料科学、地球科学、化学等领域。
X射线衍射仪是实现XRD技术的关键设备,通过分析样本对X射线的衍射模式,可以得到材料的晶体结构、晶体相、晶体缺陷等信息。
本文将深入探讨XRD衍射仪的工作原理,主要包括光学系统、样品支架、X射线源、探测器等方面的内容。
概述:XRD衍射仪是一种光学与物理学结合的高精度仪器,它利用X 射线与晶体相互作用的特性,通过收集和分析衍射信号,确定晶体的结构信息。
通常,衍射仪包括光学系统、样品支架、X射线源、探测器等重要部分。
正文:一、光学系统1. 晶体取向器:晶体的取向对衍射图案的解析具有重要影响,晶体取向器可以调整晶体在仪器中的位置和方向,以获得理想的取向效果。
2. 光学准直器:光学准直器用于将来自X射线源的X射线束准直,以提高衍射信号的强度和清晰度。
3. 绕射器:绕射器用于将入射的X射线束转为平行的束流,以保证样品在绕射过程中的衍射效果准确可靠。
二、样品支架1. 固定性样品支架:用于固定单晶样品或固体材料,通常采用坚固且稳定的样品支架,以确保样品在测量过程中不发生移动或扭曲。
2. 旋转性样品支架:用于加工或测量多晶样品,旋转性样品支架可调整样品的旋转角度,以获得更全面的样品信息。
3. 温控样品支架:某些研究需要在不同温度下测量样品的衍射图案,温控样品支架可以在控制的温度范围内对样品进行加热或冷却。
三、X射线源1. XR-Tube:XR-Tube是使用最广泛的X射线源,其工作原理是通过将电子束击打在阳极上产生高能X射线。
2. 聚焦X射线源:聚焦X射线源通过使用聚焦花键来准直和聚焦X射线束,可以提高X射线的强度和空间分辨率。
3. 滑动X射线源:滑动X射线源具有可调节的出射角度,可以根据实验要求选择不同的入射角度,以获得更具信息量的衍射图案。
四、探测器1. 点式探测器:点式探测器具有高灵敏度和快速响应的特点,适用于快速数据采集和动态实时分析。
X射线衍射仪XRD相关术语解释
X射线衍射仪XRD相关术语解释X射线衍射仪(XRD)是一种用于研究物质的结构和组成的仪器。
为了更好地理解XRD的工作原理和结果,本文将介绍一些与XRD相关的术语和定义。
衍射衍射是一种物理现象,指波在遇到障碍物时发生弯曲和折射的过程。
在XRD中,衍射是指X射线入射到晶体上后在晶体中结合原子排布的规律产生散射,然后在不同角度形成的衍射条纹。
晶体晶体是指由规则排列的原子、离子或分子构成的固体物质,其维度通常为三维。
晶体的性质可通过X射线衍射技术进行研究,因为X射线的波长与晶体的晶格参数具有相近的尺度。
晶格晶格是指晶体中原子、离子或分子排列的规则网络。
晶格的每个节点上存在一个或多个原子。
XRD技术通过研究晶体的衍射图案以及衍射条纹之间的空间关系,可确定晶格的尺寸、形态和结构。
衍射角衍射角是X射线与样品距离方向之间的夹角。
在XRD实验中,样品通常放置在称为样品台的支架上,使X射线通过样品,并被一块稳定的探测器捕获。
然后,通过测量衍射角来分析样品的晶格结构。
衍射峰衍射峰是指衍射图案中的强度最大处,在XRD图谱中表示为一个特定的角度位置(例如2θ)。
衍射峰的强度与晶体中原子或分子的数量和位置有关。
2θ角2θ角是指XRD图谱中的一个角度值,表示X射线入射样品的角度与探测器之间的夹角。
因此,2θ角为衍射峰在XRD图谱上特定位置的参考角度。
峰宽峰宽是衍射峰的宽度,它可以反映晶体的结构性质。
峰宽越宽,晶体的结构就越不规则或越弱。
当晶体中的离子或原子排列更加规则时,峰宽会变窄。
因此,通过测量衍射峰的峰宽,有助于确定晶体的结构。
相对强度相对强度是指XRD图谱中每个衍射峰的强度相对于最强峰的强度。
相对强度对于确定晶体的结构、组分和粗糙度等方面具有重要意义。
峰位峰位是每个衍射峰的中心位置,表示材料的晶格间距离。
在XRD分析中,测量峰位可以确定晶格参数。
散射角散射角是X射线被物体遇到后偏转的角度。
在XRD中,散射角是指晶体中散射光线与入射光线之间的角度差异。
X射线衍射仪(XRD) TD-3000X射线衍射仪(XRD) 说明书
X射线衍射仪(XRD) TD-3000X射线衍射仪(XRD)仪器描述仪器说明仪器标签X射线衍射仪是应用面最广的X射线衍射分析仪器。
X射线衍射仪主要应用于样品的物相定性或定量分析、晶体结构分析、材料的结构宏观应力的测定、晶粒大小测定、结晶度测定等,根据实际需要可以安装各种特殊功能的附件及相应控制和计算机软件,组成具有特殊功能的衍射仪。
1、 X射线发生器(进口PLC控制技术)采用进口PLC(可编程控制器)的控制技术,自动化程度高、故障率极低、抗干扰能力强、系统稳定性好、可延长整机使用寿命。
PLC与计算机接口自动控制光闸的开关,自动控制管压、管流的升降,具有自动训练X光管的功能。
★电源电压(单相)交流220V±10%★额定功率:5kW★管电压:10~60kV,1kV /Step★管电流:2~80mA,1mA /Step★稳定度:≤0.01%★保护功能:具有无压、无流、过压、过流、无水、X光管超温保护等功能。
2、测角仪测角仪采用进口极高精度轴承传动,可确保其测量高精度,测量结果高准确度及优异的性能,并可延长测角仪的使用寿命。
该测角仪控制由一套高精度全闭环矢量驱动伺服完成,智能驱动器饮食的32位RISC微处理,高分辨磁性编码器能将极小的运动位置误差自动修正,确保其测量结果的准确度。
★衍射圆半径 185mm★2θ角扫描范围 -15~165°★扫描速度 0.06~76.2°/min★2θ角重复精度 ≤0.0005°★最小测量准确度 ≤0.005°★最小步进角度 ≤0.0001°3、记录控制单元记录系统是在原飞利浦衍射仪技术的基础上,采用进口PLC(可编程序控制器)控制线路代替原仪器的单片机控制线路,使得该仪器的记录控制系统计数更加稳定,控制更加简单,结构更加紧凑,由于采用大规模高精度自动化程度极高的进口西门子PLC控制线路,使得该系统可长时间无故障地稳定地运行。
XRD衍射仪的工作原理
XRD衍射仪的工作原理XRD(X射线衍射)仪是一种用来研究物质的晶体结构及其晶体学性质的高级仪器。
它利用X射线的衍射现象来确定物质的晶体结构。
X射线是由X射线管产生的高能电子束,当高能电子束与物质中的原子相互作用时,会放出一种称为X射线的电磁波。
X射线的波长与晶体的晶胞尺寸相关,因此通过测量X射线的衍射图案,可以推断晶体的结构。
XRD仪的工作原理涉及以下几个步骤:1.X射线的产生:XRD仪使用X射线管产生X射线。
X射线管由阴极和阳极组成,当高压通过时,阴极上的电子会被加速到阳极上。
当这些高能电子击中阳极时,会产生X射线。
2.X射线的单色化:由于X射线源产生的X射线波长范围很大,需要通过单色化装置来选择特定波长范围的X射线。
常见的单色化装置是使用晶体作为衍射元素,例如钠化镁晶体。
这些晶体具有特定的间距,可以选择性地衍射出特定的波长范围的X射线。
3.X射线的照射:在样品上照射单色化后的X射线,X射线会与晶体中的原子相互作用,进而发生衍射现象。
受到衍射的X射线会以特定的角度散射出去。
4.衍射图案的捕捉:XRD仪会使用一个探测器来捕捉衍射图案。
常见的探测器是闪烁探测器或面阵探测器。
这些探测器能够检测到散射X射线的强度和角度。
5.数据分析:得到衍射图案后,需要进行数据分析来确定物质的晶体结构。
通过测量衍射角度和强度,可以推断出晶胞的尺寸、晶胞中原子的排列方式以及晶体的空间群。
通常,数据会与已知的标准晶体结构进行比对,以确定物质的晶体结构。
除了确定物质的晶体结构,XRD仪也可以用于其他方面的研究。
例如,通过测量X射线的衍射图案,可以研究材料的晶体缺陷、晶胞形变等。
此外,XRD还可以用于定量分析样品中不同晶相的含量,以及研究材料的晶体学性质,例如晶体学常数、晶体弹性性质等。
总之,XRD仪的工作原理是利用X射线的衍射现象来确定物质的晶体结构和其他晶体学性质。
通过X射线的照射和衍射,以及探测器的捕捉和数据分析,可以获得关于晶体结构的重要信息。
X射线粉末衍射仪(XRD)
X射线粉末衍射仪(XRD)介绍一.衍射分析技术的发展自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射线衍射分析成为探究晶体最方便、最重要的手段。
二.基本构造及原理2.1基本构造X射线衍射仪的形式多种多样, 用途各异, 但其基本构成很相似,主要部件包括4部分。
(1)高稳定度X射线源提供测量所需的X射线, 改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长, 调节阳极电压可控制X射线源的强度。
X射线衍射仪按其X射线发生器的额定功率分为普通功率(2~3kW)和高功率两类,前者使用密封式X射线管,后者使用旋转阳极X射线管(12kW以上)。
所以高功率X射线衍射仪又称为高功率旋转阳极X射线衍射仪。
(2)样品及样品位置取向的调整机构系统样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。
X射线衍射仪按其测角台扫描平面的取向有水平(或称卧式)和垂直(又称立式)两种结构,立式结构不仅可以按q-2q方式进行扫描,而且可以实现样品台静止不动的q-q方式扫描。
(3)射线检测器检测衍射强度或同时检测衍射方向, 通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。
X射线衍射仪使用的X射线检测器一般是NaI闪烁检测器或正比检测器,已经有将近半个世纪的历史了。
现在,还有一些高性能的X射线检测器可供选择。
如:半导体致冷的高能量分辨率硅检测器,正比位敏检测器,固体硅阵列检测器,CCD面积检测器等等,都是高档衍射仪的可选配置。
(4)衍射图的处理分析系统现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统, 它们的特点是自动化和智能化。
X射线衍射仪(XRD)相关参数
X射线衍射仪(XRD)相关参数·步进扫描试样每转动一步(固定的)就停下来,测量记录系统开始测量该位置上的衍射强度。
强度的测量Δθ也有两种方式:定时计数方式和定数计时方式。
然后试样再转过一步,再进行强度测量。
如此一步步进行下去,完成指定角度范围内衍射图的扫描。
用记录仪记录衍射图时,采用步进扫描方式的优点是不受计数率表RC的影响,没有滞后及RC的平滑效应,分辨率不受RC影响;尤其它在衍射线强度极弱或背底很高时特别有用,在两者共存时更是如此。
因为采用步进扫描时,可以在每个角θ处作较长时间的计数测量,以得到较大的每步总计数,从而可减小计数统计起伏的影响。
步进扫描一般耗费时间较多,因而须认真考虑其参数。
选择步进宽度时需考虑两个因素:一是所用接收狭缝宽度,步进宽度至少不应大于狭缝宽度所对应的角度;二是所测衍射线线形的尖锐程度,步进宽度过大则会降低分辨率甚至掩盖衍射线剖面的细节。
为此,步进宽度不应大于最尖锐峰的半高度宽的1/2。
但是,也不宜使步进宽度过小。
步进时间即每步停留的测量时间,若长一些,可减小计数统计误差,提高准确度与灵敏度,但将损失工作效率。
·定速连续扫描试样和接收狭缝以角速度比1:2的关系匀速转动。
在转动过程中,检测器连续地测量X射线的散射强度,各晶面的衍射线依次被接收。
计算机控制的衍射仪多数采用步进电机来驱动测角仪转动,因此实际上转动并不是严格连续的,而是一步一步地(每步0.0025°)跳跃式转动,在转动速度较慢时尤为明显。
但是检测器及测量系统是连续工作的。
连续扫描的优点是工作效率较高。
例如以2每θ分钟转动4°的速度扫描,扫描范围从20~80°的衍射图15分钟即可完成,而且也有不错的分辨率、灵敏度和精确度,因而对大量的日常工作(一般是物相鉴定工作)是非常合适的。
但在使用长图记录仪记录时,记录图会受到计数率表RC的影响,须适当地选择时间常数。
·脉冲计数率在衍射仪方法中,X射线的强度用脉冲计数率表示,单位为每秒脉冲数(cps)。
XRD衍射仪的工作原理
XRD衍射仪的工作原理
XRD (X射线衍射) 仪是一种用于物质的结构分析的工具,它能够通过测量材料的X射线衍射图谱来确定其结晶结构和晶格参数。
XRD仪器主要由X射线管、样品台、衍射器、探测器以及数据分析软件等部分组成。
其工作原理如下:
1. X射线管产生X射线
XRD仪器的X射线管采用钨靶、铜靶或铬靶,通过电子轰击靶材,靶材中的原子被高能电子击中,产生X射线。
2. X射线通过样品被衍射
产生的X射线经过样品时,被样品的原子散射或反射,形成衍射图案。
3. 衍射图案经过衍射器产生衍射峰
衍射器将衍射图案中的X射线进行分离,使X射线能够投射到探测器上,并将这些X射线转换为电信号。
4. 探测器将电信号转换为计数信号
探测器接收来自衍射器的X射线,将其转换为计数信号。
计数信号会随着X射线的强度而增加。
5. 数据分析软件处理计数信号
数据分析软件接收来自探测器的计数信号,将其转换为衍射图谱。
通过分析衍射图谱,可以确定样品的晶体结构和晶格参数。
综上所述,XRD仪器通过产生X射线、样品衍射、衍射峰计
数和数据分析等步骤来确定材料的结晶结构,是一种非常实用的分析工具。
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X 射线衍射仪(XRD )1、X 射线衍射仪(XRD )原理当一束单色 X 射线照射到晶体上时,晶体中原子周围的电子受X 射线周期变化的电场作用而振动,从而使每个电子都变为发射球面电磁波的次生波源。
所发射球面波的频率与入射的X 射线相一致。
基于晶体结构的周期性,晶体中各个原子(原子上的电子)的散射波可相互干涉而叠加,称之为相干散射或衍射。
X 射线在晶体中的衍射现象,实质上是大量原子散射波相互干涉的结果。
每种晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布规律。
根据上述原理,某晶体的衍射花样的特征最主要的是两个:(1)衍射线在空间的分布规律;(2)衍射线束的强度。
其中,衍射线的分布规律由晶胞大小,形状和位向决定,衍射线强度则取决于原子的品种和它们在晶胞的位置,因此,不同晶体具备不同的衍射图谱。
在混合物中,一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关,这就是利用X 射线衍射做物相分析的基础。
X 射线衍射是晶体的“指纹”,不同的物质具有不同的X 射线衍射特征峰值(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 射线衍射线位置与强度也就各不相同,所以通过比较X射线衍射线位置与强度可区分出不同的物质成分。
布拉格方程,其中n 为衍射级数图1.1 布拉格衍射示意图布拉格方程反映的是衍射线方向和晶体结构之间的关系。
对于某一特定的晶体而言,只有满足布拉格方程的入射线角度才能够产生干涉增强,才会出现衍射条纹,这就是XRD 谱图的根本意义所在。
对于晶体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,体现在X 射线衍射(XRD )图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。
对于非晶体材料,由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序,只是在几个原子范围内存在着短程有序,故非晶体材料的X 射线衍射(XRD )图谱为一些漫散射馒头峰。
n λ=2dsin θ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,进而可在已有资料中查出试样中所含的元素。
2、X射线衍射仪(XRD)的简单应用(1)X射线衍射仪(XRD)研究的是材料的体相结构,X射线衍射仪(XRD)采用单色X射线为衍射源,因此X射线衍射仪(XRD)给出的是材料的体相结构信息。
(2)XRD即是定性分析手段亦是定量分析手段,XRD多以定性物相分析为主,但也可以进行定量分析。
通过待测样品的X射线衍射谱图与标准物质的X 射线衍射谱图进行对比,可以定性分析样品的物相组成,通过对样品衍射强度数据的分析计算,可以完成样品物相组成的定量分析。
(3)XRD进行定性分析时可以得到下列信息A.根据XRD谱图信息,可以确定样品是无定型还是晶体:无定型样品为大包峰,没有精细谱峰结构;晶体则有丰富的谱线特征。
把样品中最强峰的强度和标准物质的进行对比,可以定性知道样品的结晶度。
B. 通过与标准谱图进行对比,可以知道所测样品由哪些物相组成(XRD最主要的用途之一)。
基本原理:晶态物质组成元素或基团如果不相同或其结构有差异,它们的衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度以及衍射峰形上会显现出差异(基于布拉格方程,后面会详细解析)。
C. 通过实测样品和标准谱图2θ值的差别,可以定性分析晶胞是否膨胀或者收缩的问题,因为XRD的峰位置可以确定晶胞的大小和形状。
(4)X射线衍射仪(XRD)定量分析可应用下列内容A.样品的平均晶粒尺寸,基本原理:当X射线入射到小晶体时,其衍射线条将变得弥散而宽化,晶体的晶粒越小,X射线衍射谱带的宽化程度就越大。
因此晶粒尺寸与XRD谱图半峰宽之间存在一定的关系,即谢乐公式(Scherrerequation)B.样品的相对结晶度:一般将最强衍射峰积分所得的面积(As)当作计算结晶度的指标,与标准物质积分所得面积(Ag)进行比较,结晶度=As/Ag*100%。
C.物相含量的定量分析:主要有K值法也叫RIR方法和Rietveld全谱精修定量等。
其中,RIR法的基本原理为1:1混合的某物质与刚玉(AL2O3),其最强衍射峰的积分强度会有一个比值,该比值为RIR值。
通过将该物质的积分强度/RIR 值总是可以换算成Al2O3的积分强度。
对于一个混合物而言,物质中所有组分都按这种方法进行换算,最后可以通过归一法得到某一特定组分的百分含量。
D. XRD还可以用于点阵常数的精密计算,残余应力计算等。
3、X射线衍射仪(XRD)基本构造(1)X射线发生器(产生X射线的装置);(2)测角仪(测量角度2θ的装置);(3)X射线探测器(测量X射线强度的计数装置);(4)X射线系统控制装置(数据采集系统和各种电气系统、保护系统等)。
1、Epitaxial growth of a methoxy-functionalized quaterphenylene on alkali halide surfaces(Thin Solid Films Volume 597, 31 December 2015, Pages 104–111)(1)For characterization of epitaxy and the domain structure, a combination of low energy electron diffraction (LEED), X-ray diffraction (XRD), various optical microscopy techniques, and atomic force microscopy (AFM) is used.(2) Contact planes are determined by X-ray diffraction using a PANalyticalX'PertPro MPD diffractometer in Bragg–Brentano geometry (Cu Kα radiation), film texture is investigated by X-ray diffraction pole figures.(3)To resolve the thin film structure perpendicular to the substrate surface, XRD patterns have been collected. Due to the insensitivity of the XRD apparatus, the organic films have to be a factor of ten to fifty thicker than the previously investigated ones. In Fig. 4(a), diffractograms are shown for thick (between 200 and 300 nm) MOP4 films deposited at room temperature on KCl, NaCl, and on glass. In all cases, a series of peaks is observed, which indicates highly ordered material. The peak positions are close to the calculated positions of the (00.2n) peaks from the bulk (001) face (dashed vertical lines) [56]. For MOP4 on glass, e.g., peaks up to 2n = 32 are detected. The peaks are slightly shifted to smaller angle values, whereas for MOP4 powder dispersed on glass, the bulk crystal positions of the (00.2n) peaks are exactly reproduced. The upright molecules in this substrate-induced phase have a 0.36(5) Å larger d-spacing, see the shaded area in Fig. 4(b), and, thus probably are by a few degrees more upright with respect to the (001) plane as in a single layer of the bulk phase (tilt angle approximately 66°). Similar surface-induced phases have been observed for, e.g., the thin-film growth of para-hexaphenylene [61]and [62] and pentacene [63] on SiO2.For NaCl and KCl, additional peaks are observed besides the substrate peaks (marked by asterisks, higher harmonics as well as diffraction of Cu Kβ radiation), stemming from lying MOP4 molecules on the surface (”L”), i.e., most probably from nanofibers. The broad backgrounds for KCl and NaCl originate from diffracted bremsstrahlung.2、Nanocrystalline titanium films deposited via thermal-emission-enhanced magnetron sputtering(Thin Solid Films Volume 597, 31 December 2015, Pages 117–124 (1)Nanocrystalline titanium films were deposited at ultra-high current density by a direct-current closed-field unbalanced magnetron sputtering technique. The structures and properties of the films were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM) and nanoindentation microscratch.(2)The crystal structures of the films were characterized by an XRD-7000SX-ray diffractometer (XRD, SHIMADZU-LIMITED Corp.) from 30°to 80° at an increment of 0.02°. The grain sizes of the films were calculated from the (101) diffraction peak according to Scherrer's equation[24] and [25]:t=0.9 /(Bcosθ) where λ is the X-ray wavelength (0.15406 nm for Cu), θ is the Bragg angle of the diffraction peak, and B is the full-width-half-maximum (FWHM) of the peak.(3)Fig. 3 shows the XRD patterns of samples A to E. The pattern of sample A only had a low-density diffraction peak at 2θ = 35°, indicating the film microstructure was nanocrystalline with very small grain sizes. Samples B to E each exhibited a hexagonal close packed (hcp) structure, based on the JCPDS card #44-1294. It showed diffraction peaks (100), (002), (101), (102), (110), (103) and (112). The average grain sizes of samples B to E were 6, 14, 15 and 16 nm, respectively, indicating the grain sizes increased with the current density. The XRD patterns also indicated that the preferred orientations of samples A to E were (100), (100)/(002), (002), (002)/(101) and (101), respectively. The preferred orientation gradually changed from (100) to (101) with Id increased.Fig. 3. XRD pattern of samples A to E.—3、Two-Dimensional Vanadium Carbide (MXene) as Positive Electrode for Sodium-Ion Capacitors。