XRD的基本应用、物相分析和晶体分析
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2020/4/28
材料研究方法
哈 那 瓦 特 索 引 的 形 式
x 射线衍射分析
材料研究方法
x 射线衍射分析
哈那瓦特索引的形式
面网间距及相对强度
物相
Fiche No
2.34x 2.025 1.222 1.432 0.931 0.91 0.831 1.171
A1 4-787 I-16-E2
哈那瓦特索引的使用
材料研究方法
x 射线衍射分析
X射线物相定性分析的思路：比对
X射线物相定性分析的思路是： 用待测物质的衍射数据——衍射线的相对强 度（I/I1）和衍射面的面网间距（d）与已 知物质的标准衍射数据进行对比。
如果被测物质的衍射数据（I/I1－d 值）与某一已知物相的标准衍射数据相同， 则被测物质就是该已知物相。
2020/4/28
材料研究方法
x 射线衍射分析
一、X射线物相定性分析的原理
特定的结晶物质 （萤石、石英、方解石）
特定的晶体结构
（晶格类型、晶胞大小、晶 胞中原子、离子或分子的数 目和位置总有一些与其它晶 体不同的地方）
特定的衍射花样 （位置、强度和数量固定的衍
射线组合）
而对于多相样品的衍射峰是各物相的机械叠加。
材料分析： 化学成分分析： 如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或 SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% FeO 4%等。 物相分析： 如一材料C，是由金刚石还是由石墨 组成。 一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定 的。 X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相 的。
2020/4/28
材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
二、定性分析
2、JCPDS卡片的索引
A．哈氏（Hanawalt）索引。是一种按d值编排的数字索引，是鉴 定未知中相时主要使用的索引。 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。 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。 D．矿物名称索引：按矿物英文名称的字母顺序排列。
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
衍射线较少，强度数
x 射线衍射分析
当试样含有多种物相时，由于各种物相的 衍射线的相互重叠干扰，强度数据往往不太可靠。 另外，试样的吸收以及晶粒的择优取向，也会使 相对强度发生很大的变化。这时采用哈那瓦特索 引索引查找卡片就相当困难，而用芬克索引则比 较有效。
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片 物相的X射线衍射花样：德拜图底片和衍射图 缺点：难以保存，难以进行比较。 卡片：将衍射花样经过计算，换算成衍射线的面 网间距d值和强度I，制成卡片进行保存。
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
标准物质的粉末衍射卡片是由J. D. Hanawalt 于1936年创立的。 1964年由美国材料试验协会（Amerian Society for Testing Materials）接管，所以过去称为ASTM卡片或PDF卡片（Powder Diffraction File）。目前这套卡片由“国际粉末衍射标准联合会” （Joint Committee on Powder Diffraction Standards）与美国 材料试验协会、美国结晶学协会、英国物理研究所、美国全国腐蚀 工程师协会等十个专业协会联合编纂，称JCPDS卡片。它是国际上 通用最为完备的X射线粉末衍射数据。至1985年出版了46000张卡片， 并且在不断补充。 JCPDS卡片有两种方式：卡片和书
XRD的基本应用、物相 分析和晶体分析
物相分析
单一物相的鉴定或验证 物相定性分析 （物相鉴定） 混合物相的鉴定 物相定量分析
点阵常数（晶胞参数）测定 晶体结构分析 晶体对称性（空间群）的测定
等效点系(原子的排布)的测定 晶体定向 非晶体结构分析 晶粒度测定 宏观应力分析
2020/4/28
一、X射线物相分析的基本原理与思路
人工分析步骤：
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，以是最高的峰 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。
2020/4/28
一、X射线物相分析的基本原理与思路
我们知道每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定 点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。
这决定了，当X射线通过晶体时，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“反射”晶面的 晶面间距值d和“反射”线的强度来表征。
材料研究方法
x 射线衍射分析
石盐
材料研究方法
两点注意：
x 射线衍射分析
一般不是直接利用衍射线的绝对强度（I） 和衍射角(2θ)来进行物相分析。这是因为
1. 衍射角不仅与面网间距d有关，而且与X 射线的波长有关。为了消除波长的影响，必须利 用布拉格公式计算出衍射面的面网间距d。
2. 衍射线的绝对强度与实验条件有关，为 了消除实验条件的影响，必须将衍射线的绝对强 度转化为相对强度。
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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。
材料研究方法
哈 那 瓦 特 索 引 的 形 式
x 射线衍射分析
材料研究方法
x 射线衍射分析
哈那瓦特索引的形式
面网间距及相对强度
物相
Fiche No
2.34x 2.025 1.222 1.432 0.931 0.91 0.831 1.171
A1 4-787 I-16-E2
哈那瓦特索引的使用
材料研究方法
x 射线衍射分析
X射线物相定性分析的思路：比对
X射线物相定性分析的思路是： 用待测物质的衍射数据——衍射线的相对强 度（I/I1）和衍射面的面网间距（d）与已 知物质的标准衍射数据进行对比。
如果被测物质的衍射数据（I/I1－d 值）与某一已知物相的标准衍射数据相同， 则被测物质就是该已知物相。
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材料研究方法
x 射线衍射分析
一、X射线物相定性分析的原理
特定的结晶物质 （萤石、石英、方解石）
特定的晶体结构
（晶格类型、晶胞大小、晶 胞中原子、离子或分子的数 目和位置总有一些与其它晶 体不同的地方）
特定的衍射花样 （位置、强度和数量固定的衍
射线组合）
而对于多相样品的衍射峰是各物相的机械叠加。
材料分析： 化学成分分析： 如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或 SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% FeO 4%等。 物相分析： 如一材料C，是由金刚石还是由石墨 组成。 一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定 的。 X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相 的。
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材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
材料研究方法
x 射线衍射分析
电子版PDF卡式样
二、定性分析
2、JCPDS卡片的索引
A．哈氏（Hanawalt）索引。是一种按d值编排的数字索引，是鉴 定未知中相时主要使用的索引。 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。 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。 D．矿物名称索引：按矿物英文名称的字母顺序排列。
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
衍射线较少，强度数
x 射线衍射分析
当试样含有多种物相时，由于各种物相的 衍射线的相互重叠干扰，强度数据往往不太可靠。 另外，试样的吸收以及晶粒的择优取向，也会使 相对强度发生很大的变化。这时采用哈那瓦特索 引索引查找卡片就相当困难，而用芬克索引则比 较有效。
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片 物相的X射线衍射花样：德拜图底片和衍射图 缺点：难以保存，难以进行比较。 卡片：将衍射花样经过计算，换算成衍射线的面 网间距d值和强度I，制成卡片进行保存。
2020/4/28
二、定性分析 1、标准物质的粉末衍射卡片
标准物质的粉末衍射卡片是由J. D. Hanawalt 于1936年创立的。 1964年由美国材料试验协会（Amerian Society for Testing Materials）接管，所以过去称为ASTM卡片或PDF卡片（Powder Diffraction File）。目前这套卡片由“国际粉末衍射标准联合会” （Joint Committee on Powder Diffraction Standards）与美国 材料试验协会、美国结晶学协会、英国物理研究所、美国全国腐蚀 工程师协会等十个专业协会联合编纂，称JCPDS卡片。它是国际上 通用最为完备的X射线粉末衍射数据。至1985年出版了46000张卡片， 并且在不断补充。 JCPDS卡片有两种方式：卡片和书
XRD的基本应用、物相 分析和晶体分析
物相分析
单一物相的鉴定或验证 物相定性分析 （物相鉴定） 混合物相的鉴定 物相定量分析
点阵常数（晶胞参数）测定 晶体结构分析 晶体对称性（空间群）的测定
等效点系(原子的排布)的测定 晶体定向 非晶体结构分析 晶粒度测定 宏观应力分析
2020/4/28
一、X射线物相分析的基本原理与思路
人工分析步骤：
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，以是最高的峰 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。
2020/4/28
一、X射线物相分析的基本原理与思路
我们知道每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定 点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。
这决定了，当X射线通过晶体时，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“反射”晶面的 晶面间距值d和“反射”线的强度来表征。
材料研究方法
x 射线衍射分析
石盐
材料研究方法
两点注意：
x 射线衍射分析
一般不是直接利用衍射线的绝对强度（I） 和衍射角(2θ)来进行物相分析。这是因为
1. 衍射角不仅与面网间距d有关，而且与X 射线的波长有关。为了消除波长的影响，必须利 用布拉格公式计算出衍射面的面网间距d。
2. 衍射线的绝对强度与实验条件有关，为 了消除实验条件的影响，必须将衍射线的绝对强 度转化为相对强度。
2020/4/28
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。