X射线衍射分析(2)110308
X射线衍射分析方法
X射线衍射分析方法X射线衍射分析是一种常用的材料结构分析方法，通过探测和分析样品对入射的X射线的散射方向和强度，来确定样品中原子的排列方式和晶体结构。
X射线衍射分析方法基于X射线作为电磁波的性质，具有较高的分辨率和广泛的应用领域。
nλ = 2d sinθ其中，n为衍射的阶数，λ为X射线的波长，d为晶格的晶面间距，θ为入射射线与晶面的夹角。
X射线衍射的实验装置通常由一个X射线源、一个单色器（用于选择特定波长的X射线）、一个样品台和一个衍射探测器组成。
实验过程中，样品被放置在样品台上，入射射线照射到样品上后产生散射射线，散射射线被探测器接收，并转化成电信号进行记录和分析。
1. 粉末X射线衍射（Powder X-Ray Diffraction，PXRD）：粉末X射线衍射是最常用的X射线衍射分析方法，适用于晶体和非晶态样品。
通过测量样品中X射线的衍射图样，可以确定晶体的结构、晶胞参数和晶格的对称性。
粉末X射线衍射还可以用于定量分析样品中各种组分的含量。
2. 单晶X射线衍射（Single Crystal X-Ray Diffraction，SCXRD）：单晶X射线衍射是研究晶体结构最直接、最准确的方法。
通过测量特定晶面上的衍射强度和散射角度，可以获得晶体的精确结构和原子的位置信息。
这种方法对于研究有机小分子、无机晶体和金属晶体的结构非常有价值。
3. 催化剂的X射线衍射（Catalytic X-Ray Diffraction）：催化剂的X射线衍射用于研究催化剂的晶体结构和相组成，从而了解催化剂在反应中的性能和活性。
这种分析方法对于设计和优化催化剂非常重要。
4.衍射峰位置和衍射峰宽度分析：X射线衍射分析中，可以通过测量衍射峰在散射角度上的位置和宽度来研究样品的晶体结构和缺陷情况。
衍射峰的位置与晶胞参数相关，而衍射峰的宽度与晶体的结构缺陷和晶体的有序程度有关。
总结起来，X射线衍射分析方法是一种非常重要的材料结构分析方法，通过测量样品对入射X射线的衍射方向和强度，可以确定样品中原子的排列方式和晶体结构。
X射线衍射分析
X射线衍射分析百科内容来自于:《近代X射线多晶衍射》X射线衍射分析是利用晶体形成的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。
简介X射线衍射X射线满足布拉格方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n是整数。
波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。
将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。
从衍射X 射线强度的比较，可进行定量分析。
本法的特点在于可以获得元素存在的化合物状态、原子间相互结合的方式，从而可进行价态分析，可用于对环境固体污染物的物相鉴定，如大气颗粒物中的风砂和土壤成分、工业排放的金属及其化合物（粉尘）、汽车排气中卤化铅的组成、水体沉积物或悬浮物中金属存在的状态等等。
X射线是一种波长很短(约为20～0.06┱)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。
在用高能电子束轰击金属“靶”材产生X射线，它具有与靶中元素相对应的特定波长，称为特征（或标识）X射线。
如铜靶材对应的X射线的波长大约为1.5406埃。
考虑到X射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近，1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。
分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。
这一预见随即为实验所验证。
1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础。
X射线衍射分析
任何一种分析方法总有试样的制备，测试，分析这几个步骤，就按这个思路来整理分析测试方法吧，首先应该搞清分析测试方法的目的。
㈠X射线衍射分析X射线衍射分析的任务是利用X射线衍射方法，对试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物（其中也包括单质元素和固溶体），即所谓物相，进行定性和定量分析。
X射线物相分析给出的结果，不是试样化学成分，而是由各种元素组成的固定结构的化合物的组成和含量。
X射线衍射分析的测试方法有粉末法，劳厄法和转晶法。
粉末法，试样的制备，各类待测物质先粉碎后再用研钵磨细，测试。
劳厄法和转晶法多采用单晶法，应用较少。
㈡透射电子显微分析电子衍射主要用于研究金属、非金属及有机固体的内部结构和表面结构，所用的电子能量大约在100-1000000eV范围内。
㈢扫描电子显微分析扫描电镜在材料断裂研究中有十分重要的价值，同时在观察显微组织、第二相的立体形态、元素的分布以及各种热处理缺陷方面，也是一种十分有利的工具。
波谱仪是微区成分分析的有利工具，在一个成分未知的样品中，检测激发产生的特征X射线波长，既可作为其中所含元素的可靠依据。
能谱仪可以探测到感兴趣的某一微区的化学成分。
能谱仪是利用X光量子的能量不同来进行元素分析的方法。
电子探针分析方法及微区成分分析技术，X射线显微分析对微区、微粒和微量的成分具有分析元素范围广，灵敏度高，准确快速和不损耗试样等优点。
可以做定性、定量分析。
㈢红外和拉曼光谱分析红外和拉曼光谱在高聚物研究中占有十分重要的地位，他们是研究高聚物的化学和物理性质以及表征的基本手段。
红外和拉曼光在下面以广泛应用：高聚物材料的分析和鉴定；共聚物的组成分析和序列分布的研究；聚合过程、反应机理的研究；老化、降解机理的研究。
㈣色谱分析方法色谱法是现代有机分析的基本方法之一，也是分析测定物质多种物理化学性质的有效手段。
色谱法的共同点是：任何色谱法都存在两个相，即流动相和固定相，流动相可以是气体，也可以是液体，固定相为固体或涂渍在固体表面上的高沸点液体；流动相对固定相作相对运动，它携带样品通过固定相；被分离样品中各组分与色谱两相间具有不同的作用力，这种作用力一般表现为吸附力或溶解能力。
X射线衍射分析
X射线衍射分析X射线衍射分析(X-ray Diffraction, XRD)是一种重要的材料分析技术，用于研究晶体的结构和性质。
它利用X射线的特征衍射现象，通过测量和分析样品对X射线的衍射图案，可以确定样品的晶胞、晶体结构、晶格常数等信息。
X射线衍射分析最早由德国物理学家Wilhelm Conrad Röntgen于1895年发现，并因此获得了1901年的诺贝尔物理学奖。
从那时起，X射线衍射分析在材料科学、物理学、化学等领域得到了广泛应用。
在X射线衍射实验中，样品首先被放置在样品支架上，然后被照射一束特定的X射线。
当X射线通过样品时，由于样品的晶体结构，它们将被散射成不同的角度。
探测器可以记录这些衍射角度和强度，并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胞参数。
这是因为每个晶体都有一组特定的晶胞参数，如晶格常数、晶体类别、晶胞形状等等。
根据衍射角度和衍射强度之间的关系，可以计算出这些晶胞参数。
除了确定晶体结构外，X射线衍射分析还可以用于确定晶体的物理性质，如晶格常数的变化、晶体的缺陷、晶体的应力情况等等。
通过对衍射图谱进行进一步的分析和计算，可以得到这些信息。
X射线衍射分析在材料科学中具有广泛的应用。
它可以用于研究各种不同类型的材料，如金属、陶瓷、液晶、聚合物等等。
通过确定晶体结构和物理性质，可以帮助科学家和工程师设计新的材料，改进现有材料的性能，解决材料失效问题等等。
总而言之，X射线衍射分析是一种重要的材料分析技术，通过测量和分析样品对X射线的衍射图案，可以确定样品的晶胞、晶体结构、晶格常数等信息。
它在材料科学、物理学、化学等领域具有广泛的应用，对于研究和开发新型材料具有重要意义。
X射线衍射分析
X射线衍射分析X射线衍射分析是一种用于研究材料晶体结构的重要技术。
通过利用X射线与晶体相互作用产生的衍射现象，可以确定材料的晶体结构、晶格参数和晶体中原子的排列方式。
本文将介绍X射线衍射的原理、仪器设备以及应用领域。
一、X射线衍射的原理X射线衍射基于布拉格方程，该方程描述了X射线在晶体中的衍射现象。
布拉格方程可以表示为：nλ = 2dsinθ其中，n为整数，表示不同的衍射级别；λ为入射X射线的波长；d为晶面间的距离；θ为入射X射线与衍射晶面的夹角。
根据布拉格方程，当入射X射线的波长和入射角度确定时，可以通过测量衍射角来确定晶面间的距离，从而推断晶体结构的特征。
二、X射线衍射仪器设备X射线衍射分析通常使用X射线衍射仪器进行实验。
主要的仪器设备包括X射线发生器、样品台、衍射角度测量装置以及检测器等。
X射线发生器用于产生高能量的X射线，通常采用射线管产生连续谱的X射线。
样品台用于将待测样品放置在适当的位置，使得X射线能够与样品相互作用。
衍射角度测量装置用于测量入射X射线与衍射晶面之间的夹角。
检测器用于记录衍射信号，常见的检测器有点状探测器、平板探测器等。
三、X射线衍射分析的应用X射线衍射分析广泛应用于材料科学、地质学、化学等领域。
具体应用包括：1. 确定晶体结构：通过测量X射线衍射的角度和强度，可以反推晶体的晶格参数和原子排列方式，从而确定晶体结构。
2. 相变研究：X射线衍射可以用于研究材料的相变行为，包括晶体到非晶体的相变、晶体向其他晶体结构转变的相变等。
3. 晶体质量分析：X射线衍射可以用于评估晶体的质量，包括晶体纯度、晶体缺陷等。
4. 定量分析：通过测量不同晶面的衍射强度，可以进行成分定量分析，推断样品中各组分的含量。
5. 晶体学研究：X射线衍射在晶体学研究中有着重要的地位，可以用于确定晶体的空间群、晶格参数等。
四、总结X射线衍射分析是一种有效的研究材料晶体结构的方法。
凭借其高分辨率、非破坏性的特点，X射线衍射已经成为材料科学领域中不可或缺的技术手段。
X射线衍射分析
X射线衍射分析X射线衍射是一种广泛应用于材料科学、生物学、化学等领域的分析技术，它通过衍射现象来研究晶体结构和晶体取向。
本文将介绍X 射线衍射分析的原理、方法以及在不同领域中的应用。
一、X射线衍射原理X射线衍射是指X射线入射到晶体上，由于晶体的周期性结构，X 射线在晶胞中遇到原子核或电子时会发生衍射。
根据布拉格定律，衍射角度与晶格常数、入射波长之间存在特定的关系，通过观察衍射角度和强度可以推断出晶体结构的信息。
二、X射线衍射方法1. 粉末衍射：将样品粉碎成粉末状，通过X射线衍射仪器进行衍射分析，可以获得材料的晶体结构信息。
2. 单晶衍射：用单一晶体进行X射线衍射分析，可以得到更为详细的结构信息，包括原子间的位置和取向。
三、X射线衍射在材料科学中的应用1. 晶体学研究：通过X射线衍射可以确定晶体结构和晶体学参数，揭示材料的性质和相态变化。
2. 晶体生长：X射线衍射可以监测晶体的生长过程，帮助调控晶体的形貌和性能。
四、X射线衍射在生物学中的应用1. 蛋白质结构：X射线衍射被广泛用于解析蛋白质的晶体结构，揭示蛋白质的功能和作用机制。
2. 细胞成像：通过X射线衍射可以对细胞结构进行高分辨率成像，为细胞生物学研究提供重要依据。
五、X射线衍射在化学分析中的应用1. 晶体化学：X射线衍射可以确定晶体中元素的位置和化学键的性质，为化学合成提供参考。
2. 晶体衍射敏感性分析：X射线衍射可以用于检测材料中微观结构的变化，分析化学反应的过程和机制。
总结：X射线衍射作为一种强大的分析技术，不仅在材料科学、生物学和化学领域有着重要的应用，还在许多其他领域有着广泛的应用前景。
随着仪器技术的不断进步，X射线衍射分析将在更多研究领域展现其重要作用。
X射线衍射分析法
X射线衍射分析法X射线衍射分析法是一种非常重要的材料分析手段，它通过对材料的晶体结构的分析，得到材料的结晶度、晶体取向、晶体粒度、晶格常数等信息，进而对材料的性质和性能进行研究。
本文将从X射线的原理、X射线衍射的基本原理和应用、X射线衍射仪器的构造、X射线衍射实验的步骤和注意事项等方面进行详细介绍。
首先，我们来了解一下X射线的原理。
X射线是一种电磁辐射，具有很高的波长和能量，能够穿透物质并产生衍射现象。
X射线的产生有两种主要方式：一种是通过X射线管，通过加速电子形成高能电子束，当电子束击中靶材时，会产生X射线；另一种是通过同步辐射源，通过加速带电粒子产生高能电磁辐射。
X射线衍射是当X射线通过晶体时，由于晶体的周期性结构，X射线会和晶体中的原子发生相互作用，进而发生衍射现象。
根据布拉格方程，当入射X射线满足2d sinθ = n λ时，就会发生衍射，其中d是晶格面的间距，θ是入射角，n是整数，λ是X射线的波长。
通过测量X射线的衍射角度，我们可以得到材料的晶格参数和晶体结构信息。
X射线衍射在材料科学和相关领域有广泛的应用。
首先，它可以用来研究材料的晶体结构和晶格常数，帮助我们了解材料内部的原子排列方式。
其次，通过分析衍射峰的形状和强度，可以得到材料的结晶度和晶体取向信息。
再者，X射线衍射还可以用来研究材料的相变行为和物理性质，如热膨胀、磁性等。
此外，X射线衍射还可以用来分析材料的晶体缺陷、应力和非晶态材料等。
X射线衍射仪器主要包括X射线源、样品支架、衍射光学系统和衍射样品的检测系统。
其中，X射线源提供入射X射线，样品支架用于固定样品，衍射光学系统用于对入射和出射的X射线进行控制，使其满足布拉格方程，检测系统用于测量和记录衍射样品的衍射峰。
进行X射线衍射实验时，需要注意一些事项。
首先，样品的制备非常重要，要保证样品的表面光洁度和晶体质量。
其次，样品的取向也要考虑，要使入射角和出射角满足布拉格方程。
再者，实验中需要选择合适的X射线波长，以获得较好的衍射图样。
材料研究方法三X射线衍射分析PPT课件
结构分析时所采用的就是K系X射线。
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eU=1/2mV2
λmin=hc/eU
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三、X射线与物质的相互作用
➢1.透射。强度减弱，波长不变，方向基本不变； ➢2.吸收。①能量以其他能量形式释放，如光电效应、 俄歇(Auger)效应、荧光效应等。②吸收。类似LB定 律。 ➢3.散射。原子使X射线偏离原来方向。 ①波长不变相干散射-Thomson散射；②有能量交换，波长变长， 非相干散射-Compton散射。
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13
本章主要内容
➢ 1. X 射线介绍 ➢ 2. X 射线与物质的作用 ➢ 3. X 射线衍射仪器 ➢ 4. X 射线衍射分析方法 ➢ 5. X 射线衍射应用
.
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一、X-射线的性质
➢ ①肉眼不能观察到，但可使照相底片感光、荧光
板发光和使气体电离； ➢ ②能透过可见光不能透过的物体； ➢ ③这种射线沿直线传播，在电场与磁场中不偏转， 在通过物体时不发生反射、折射现象，通过普通光栅 亦不引起衍射； ➢ ④这种射线对生物有很厉害的生理作用。
穿透能力强，一般条件下不能被反射，几乎完全不发
生折射——X射线的粒子性比可见光显著的多
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二、X-射线的产生
1.产生X-射线的方法：是使快速移动的电子(或 离子)骤然停止其运动，则电子的动能可部分转 变成X光能，即辐射出X-射线。
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*X射线发生器的主要部件
➢ (1)阴极：钨灯，电流3-4A，加速电压5-8KV ➢ (2)阳极靶材：Cu/Mo/Ni等熔点高、导热性好的金属 ➢ (3)Be窗：d=0.2mm，可透过X射线。
X 射
铅 屏
底
线
晶体
X射线衍射分析(2)110308
X射线衍射分析(2)110308X射线衍射分析(2)110308X射线衍射是一种重要的材料表征技术，可以用来研究材料的晶体结构和晶体中原子的排列方式。
本文将继续介绍X射线衍射分析的相关内容，包括衍射峰的解析和晶体结构的确定。
一、衍射峰的解析在X射线衍射实验中，我们观察到了衍射峰的出现，这些峰代表了晶体中的衍射现象。
衍射峰的位置和强度可以提供有关晶体结构的重要信息。
下面我们将详细解析衍射峰的性质。
（1）衍射峰位置的解析衍射峰的位置是由晶体的晶格参数和入射X射线的波长共同决定的。
根据布拉格方程，我们可以得到衍射峰位置的计算公式：sinθ = nλ / 2d其中，θ表示衍射角，n表示衍射级数，λ表示X射线的波长，d表示晶面间距。
通过测量衍射角，我们可以计算出晶面间距，并进一步研究晶体的晶格参数。
（2）衍射峰的强度和相对强度的解析衍射峰的强度与晶体中各个晶面的位置和排列方式有关。
根据布拉格方程，我们知道当入射X射线波长与晶面间距匹配时，才会出现衍射峰。
因此，不同晶面的位置和晶体中的原子排列会导致衍射峰出现的位置和强度有所不同。
通过衍射峰的强度分析，我们可以了解到晶体中原子的排列方式。
比如当一组相同的晶面存在平行排列时，衍射峰的强度将增加。
此外，晶体中的晶格缺陷也会影响衍射峰的强度。
通过对衍射峰的强度和相对强度的分析，我们可以了解晶体中的缺陷信息。
二、晶体结构的确定通过对衍射峰的解析，我们可以获取到晶体中的一些基本信息。
进一步，我们可以利用这些信息来确定晶体的结构。
下面是一些常用的晶体结构确定方法：（1）粉末X射线衍射法粉末X射线衍射法是一种常用的晶体结构确定方法。
通过将晶体粉末进行衍射实验，我们可以获取到一系列衍射峰的位置和强度。
根据这些数据，我们可以通过衍射峰的解析来确定晶体的结构。
（2）单晶X射线衍射法单晶X射线衍射法是一种更为精确的晶体结构确定方法。
通过生长单个晶体，并进行X射线衍射实验，我们可以获取到高质量的衍射数据。
X射线衍射分析02
2d nh nk nl sinθ = λ
22:10
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材料研究方法
x 射线衍射分析
指数（nh nk nl）称为衍射指数（晶面指数与
该晶面族的衍射级数的乘积）用（HKL）来表 示。引入衍射指数的概念之后，布拉格公式中
的衍射级数n就可省掉了。实际上，为了书写
22:10
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材料研究方法
x 射线衍射分析
衍射的概念
晶体中各原子对入射 X 射线产生的相 干散射线在某些特定的方向上干涉加强， 形成强度较大的X射线，这种现象称为X 射线在晶体中的衍射。由相干散射线叠
加形成的强度较大的X射线称为X射线的
衍射线。
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材料研究方法
x 射线衍射分析
问 题
X射线在晶体中衍射要满足什么 条件？ 其衍射方向由什么决定？
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材料研究方法
x 射线衍射分析
光学镜面反射定律
入射线、反射线与反 射面的法线共面且在 X射线的衍射方向遵守 光学镜面反射定律。
法线两侧，反射线与
反射面的夹角θ2等于 入射线与反射面的夹 角θ1 。
θ1 θ1 = θ2 θ2
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材料研究方法
x 射线衍射分析
布拉格方程
X射线要产生衍射必须满足布拉格方程
SA' = TA' = dhkl sinθ
δ = 2dhkl sinθ
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材料研究方法
x 射线衍射分析
根据相干波的干涉原理，光程差必须等于入射 线波长的整数倍，不同面网上的原子产生的散射 线才能干涉加强，所以，产生衍射的条件是： 2dhkl sinθ = nλ （n为整数）
x射线衍射分析
材料研究方法
x 射线衍射分析
（一）连续（白色） X射线 连续（白色） 射线
——波长连续变化的 射线 波长连续变化的X射线 波长连续变化的
材料研究方法
x 射线衍射分析
问 题
连续X射线是怎样产生的？ 连续 射线是怎样产生的？ 射线是怎样产生的 它有什么特点和用途？ 它有什么特点和用途？
材料研究方法
x 射线衍射分析
连续X射线特点 连续 射线特点
由一系列波长不同的X射线组成的。 由一系列波长不同的 射线组成的。它有一 射线组成的 个最短波长λ 在大于最短波长的某一范围内， 个最短波长 0。在大于最短波长的某一范围内， 其波长是连续变化的，就如可见光的白光一样， 其波长是连续变化的，就如可见光的白光一样， 故又称之为白色X射线。 故又称之为白色 射线。 射线
材料研究方法
x 射线衍射分析
连续X射线的最短波长 连续 射线的最短波长λ0 射线的最短波长
连续X射线的最短波长 连续 射线的最短波长λ0相当于一个电子将其在 射线的最短波长 电场中加速得到的全部动能转化为一个X光子时， 电场中加速得到的全部动能转化为一个 光子时， 光子时 该X光子的波长。连续 射线的最短波长只与管电 光子的波长。 光子的波长 连续X射线的最短波长只与管电 压有关，与管电流和阳极材料无关。 压有关，与管电流和阳极材料无关。 λ0 = hc/eV = 12.34/V (其中管电压以千伏计算 其中管电压以千伏计算) 其中管电压以千伏计算
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材料研究方法
x 射线衍射分析
问题
X射线是怎样产生的？ 射线是怎样产生的？ 射线是怎样产生的
材料研究方法
x 射线衍射分析
二. X射线的产生 射线的产生
要用X射线进行结构分析和成分分析， 要用 射线进行结构分析和成分分析，首先 射线进行结构分析和成分分析 必须解决X射线的来源问题。 射线源有 射线源有放射 必须解决 射线的来源问题。X射线源有放射 射线的来源问题 性同位素X射线源、同步辐射源和 射线机 射线机产 性同位素 射线源、同步辐射源和X射线机产 射线源 生的X射线等。其中， 射线机产生的 射线机产生的X射线的 生的 射线等。其中，X射线机产生的 射线的 射线等 使用最为普遍。 使用最为普遍。
x射线衍射分析-2
▪ 1913年，劳厄想到，如果晶体中的原子排列是有规则的， 那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。X射线波长的 数量级是0.01-10nm ,这与固体中的原子间距大致相同。 果然试验取得了成功，这就是最早的X射线衍射。 显然， 在X射线一定的情况下，根据衍射的花样可以分析晶体的性 质。
厚积薄发 学而知新
Sn K (0.0492nm)
50 m
260 m
0.8 cm
程
2.俄歇效应和荧光产额
▪ 电子跃迁将导致如下几种情况产生: ▪ 以特征X射线的形式发射出原子,即产生X射荧光,这是辐
射跃迁。 ▪ 比空穴层主量子数高的壳层上的电子跃迁后,能量不以
厚积薄发 学而知新
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X射线分析系列教程
质量衰减系数文献
文献中的质量衰减系数模式有μ和τ两种。所谓μ模式是包括光电吸收 系数和散射系数的总的质量衰减系数，而τ模式则只包含光电吸收系 数。有的文献则同时列出μ、τ、σc和σi。
文献作者 McMaster等 Veigele[2] Scofield[3] Thinh & Leroux Henke等 Heinrich de Boer
特征X射线的形式发射出来,而是将另一电子逐出原子, 形成具有双空穴的原子,这一电子称作俄歇电子,这就是 所谓俄歇效应。这是无辐射跃迁。
▪ 比K层高的壳层随角动量量子数的不同而分为不同的亚 层。如果初始空穴出现在这样的壳层,那么,除了上述 两种跃之外还可能存在相同壳层(主量子数相同)中另 一亚层(角动量量子数不同)的电子的跃迁,这就是所谓 Coster-Kronig跃迁。由于能级间隔小,这种跃迁非常 快,它也属于无辐射跃迁。
X射线分析系列教程
X射线衍射分析-2
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(5) 在前面所提到的鉴定过程，也就是查表的具体手续，仅 仅是从原理上来讲述的，而在实际鉴定过程中往往并不完 全遵循。通常总是尽可能地先利用其他分析、鉴定手段， 初步确定出样品可能是什么物相，将它局限于一定的范围 内。从而即可直接查名称索引，找出有关的可能物相的卡
片或表格来进行对比鉴定，而不一定要查数据索引。这样
只是在最初需要选取更多的线以供进行组合之用。
在多相混合物的鉴定中一般用芬克索引更方便些。
芬克(Fink)索引
当试样包含有多相组分时，由于各项物质的衍射线互相 重叠干扰，强度数据往往很不可靠，另外，试样的吸收以及 其中晶粒的择优取向，也会使相对强度发生很大变化，这时 采用前述的索引找卡片就会产生很大困难。为克服这一困难， 芬克索引中主要以八条强线的d值作为分析依据，而把强度数 据作为次要的依据。在这种索引中，每一行也可对应一种物 质。依d值的递减次序(与哈氏索引的主要区别)列出该物质的 八条最强线的d值、英文名称、卡片序号及微缩胶卷片号。若 该物质的衍射线少于八条，则以0.00补足。每种物质在索引 中至少出现四次。若设八条最强线的d值顺序为d1、d2、d3、 d4、d5 、d6 、d7、d8，而其中假定d2、d4、d5、d7 为八条强线 中强度比其它四条d1、d3、d6、d8强的话，那么在索引中四次 的排列是这样的：
Байду номын сангаас
举例：如某物质的衍射数据如下表所示。选8条强度最 大的衍射线，按强度顺序排列为3.027、1.908、2.279、 1.872 、 2.090 、 2.49 、 3.842 、 1.923 ， 查 哈 氏 索 引 3.04~3.00组发现当第一个d值为3.04，第二个d值为2.29， 第三个d值为2.10时，这个卡片的8个数据3.04、2.29、 2.10、1.91、1.88、2.50、3.86、1.60与上述的实验数据 较吻合，所列卡片号为5-586，该物质为CaCO3 。找出 卡片，将卡片上所有数据与实验数据一一比较列表，可 以确定衍射图的物质为CaCO3。
实 验
I/I0 26.5 21.1
卡 片5-586
d 1.913 1.875 1.626 1.604 1.587 后面 还有 27条 衍射 线 I/I0 17 17 4 8 2
1.908 1.872
物相鉴定中应注意的问题
(1) d的数据比I/I0数据重要。即实验数据与标准数据两者的d值必须
很接近，一般要求其相对误差在±1％以内。I/I0值容许有相当大的出入。 即使是对强线来说，其容许误差甚至可能达到50％以上。这是因为，作为 面网间距本身来说。d值是不会随实验条件的不同而改变的，只是在实验 和测量过程中可能产生微小的误差。然而。I/I0值却会随实验条件(如靶的 不同、制样方法的不同等)不同产生较大的变化。 此外，有时还会出现在同一扫描角度的范围内，实验数据与卡片上的 数据数量不同，即实验数据比卡片上少了几条弱峰(I值小)数据，在上述比 较中所测的实验数据与卡片数据在误差范围内，可以确定是该物相，因早 期为照相法积累的卡片数据，曝光时间长，很弱的衍射线也可能出现。若 实验数据比卡片上多了几条弱的衍射线数据，可能样品中有杂质混入；若 多了几条较强的衍射线数据，那可能对比错，或不是单物相，可能是多相 的混合物，多相混合物就得用后面介绍的多相鉴定方法。
可以简化手续，而且也减少了盲目性，使所得出的结果更 为可靠。同时，在最后作出鉴定时，还必须考虑到样品的
其他特征，如形态、物理性质以及有关化学成分的分析数
据等等，以便作出正确的判断。
多相分析方法
(1) 若多相混合物是未知且含量相近。则可从每个物相的3条强线考虑： 1) 从样品的衍射花样中选择5条相对强度最大的线来，显然，在这五条线 中至少有三条是肯定属于同一个物相的。因此，若在此五条线中取三条 进行组合，则共可得出十组不同的组合。其中至少有一组，其三条线都 是属于同一个物相的。当逐组地将每一组数据与哈氏索引中前3条线的数 据进行对比，其中必可有一组数据与索引中的某一组数据基本相符。初 步确定物相A。 2) 找到物相A的相应衍射数据表，如果鉴定无误，则表中所列的数据必定 可为实验数据所包含。至此，便已经鉴定出了一个物相。 3) 将这部分能核对上的数据，也就是属于第一个物相的数据，从整个实 验数据中扣除。 4) 对所剩下的数据中再找出3条相对强度较强的线，用哈氏索引进比较， 找到相对应的物相B，并将剩余的衍射线与物相B的衍射数据进行对比， 以最后确定物相B。
混合物相实验数据与JCPDS卡片中数据比较
混合物相实测数据 d 9.191 4.596 4.448 4.250 3.339 3.063 2.567 2.546 2.454 2.415 2.280 2.234 2.126 2.079 I/I0 31.6 18.9 9.8 28.8 100 41.2 5.1 6.3 8.7 7.9 6.2 3.9 6.4 3.3 低温石英 5-490 d I/I0 9.21 4.58 4.40 叶蜡石 12-203 d 40 50 20 I/I0
卡片集索引是查找卡片的工具书，它有两种形式——字母 索引和数字索引(哈氏和芬克)。
字母索引——戴维(Davey-KWIC)索引
该索引是依照化合物的英文名称按字母顺序编排的 (编排
方式与英文字典相同)，每个物相占一个条目，每条列出其英文
名称、分子式、三个最强峰的d值和相对强度以及卡片号等。 相对强度是在d值的下标位臵出现。最强峰的强度定为10，以x 表示，其它的以整数表示。当图谱中存在个别比最强峰还强得 多的峰时，这个衍射的d值下标写作g。 变换物质的英文名称关键词的顺序可使一种物相在字母索 引中多次出现，如硅铝化合物 在字母索引中出现两次 (如表)。
d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8 d2、d3、d1、d4、d5、d6、d7、d8 d3、d1、d2、d4、d5、d6、d7、d8
即前三条轮番作循环臵换，后五条线的d值之顺序始终不变。这 样每种物相在索引中会出现三次以提高被检索的机会。 在索引中，每条线的相对强度写在其d值的右下角。在此，原来 百分制的相对强度值用四舍五入的办法转换成十级制。其中100用 “X”来代表。
CaCO3 实验数据与JCPDS卡片中数据比较
实 验
d 3.842 3.027 2.835 2.488 2.279 2.090 1.923 I/I0 9.6 100 3.5 14.1 22.4 16.7 6.2
卡 片5-586
d 3.86 3.035 2.845 2.495 2.286 2.095 1.927 I/I0 12 100 3 14 18 18 5 d
这样第二次排列就可找出低温石英，卡片号为5—490， 把实验的数据与卡片上的低温石英的衍射数据一一对照， 基本吻合可定为低温石英，并将其衍射线数据剔除。余下 的用三强线的d、I值查哈氏索引，找出与其相符的叶蜡石， 卡片号为12-203，并将实测数据与其卡片数据一一对照， 从而确定第二物相为叶蜡石。实测数据与卡片数据对照结 果如下表。
B．芬克(Fink)索引：也是一种按d值编排的数字索引。它主要是为强
度失真的衍射花样和具有择优取向的衍射花样设计的，在鉴定未知的混合 物相时，它比使用哈那瓦尔特索引来得方便。(混合物相)
C．戴维(Davey-KWIC)索引: 是以物质的单质或化合物的英文名称，
按英文字母顺序排列而成的索引。(已知物相) D．矿物名称索引：按矿物英文名称的字母顺序排列。 在整个索引书中，无机化合物(包括单质)及有机化合物是分开编排的。
三强线的面间距值从大到小按顺序分组排列，按各物质 三强线中第一个面间距的递减次序分成51个小组。在每一小 组内，各物质按第二个面间距的递减次序排列。若在同一小 组有几种物质的第二个面间距相同，则再按第三个面间距值 的递减次序排列。
分析方法： (1) 获得衍射图后，测量衍射线的2θ，计算出晶面间距d。 并测量每条衍射线的峰高，以最高的峰的强度作为100， 计算出每条衍射线的相对强度I／I0。 (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)。 (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) 最后把待测相的所有衍射线的d值和I/I0与查找出的卡片 上数据进行一一对比，若获得与卡片数据基本吻合，该卡 片上所示物质即为待测相。
当已知被检测物相的英文名称，欲确认在某体系中它是否
存在时，应用字母索引是十分便利的。
哈氏(Hanawalt)索引：
在哈氏索引中，第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条强线的构成是，首先在2θ＜90°的线中选三条最强线， d1、d2、 d3，下标1、2、3表示强度降低的顺序。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:
假若样品是三相混合物，那么，开始时应选出七条最强
线，并在此七条线中取三条进行组合，则在其中总会存在有 这样一组数据，它的三条线都是属于同一物相的。对该物相
作出鉴定之后，把属于该物相的数据从整个实验数据中剔除，
其后的工作便变成为一个鉴定两相混合物的工作了。 假如样品是更多相的混合物时，鉴定方法与原理仍然不变，
编制索引，以便从数以万计的卡片中迅速取出所需卡片。索引分为 字母索引和数字索引两种。 要从成千上万张卡片中查对物相是十分困难的，必须建立一个有效的
索引。JCPDS包括检索手册和卡片集两大部分。在检索手册中共有四种按 不同方法编排的索引：。
A．哈氏(Hanawalt)索引: 是一种按d值编排的数字索引，是鉴定未知 相时主要使用的索引。(未知物相)
● 布拉格方程及其意义 ● 衍射强度——结构因子 ● 衍射仪的基本构造 ● 物相分析(定性和定量)的基本原理和方法