xRD晶粒尺寸分析

1、XRD晶粒尺寸分析注：晶粒尺寸和晶面间距不同计算晶粒大小：谢乐公式：D=kA/BcoseD垂直于反射晶面（hkl）的晶粒平均粒度D是晶粒大小B-（弧度）为该晶面衍射峰值半高宽的宽化程度K谢乐常数，取决于结晶形状，常取0.89e-衍射角入-入射X射线波长（）计算晶面间距：布拉格方程：2dsine=门入d是晶面间距。此文档是用XRD软件来分析晶粒尺寸，用拟合的办法，而不是用谢乐公式很多人都想算算粒径有多大。其实，我们专业的术语不叫粒径，而叫“亚晶尺寸：它表征的并不是一个颗粒的直径。A这么说吧，粉末由很多“颗粒”组成，每个颗粒由很多个“晶粒”聚集而成，一个晶粒由很多个“单胞”拼接组成。X射线测得的晶

2、块尺寸是指衍射面指数方向上的尺寸，如果这个方向上有M个单胞，而且这个方向上的晶面间距为d，则测得的尺寸就是Md。如果某个方向（HKL）的单胞数为N，晶面间距为d1，那么这个方向的尺寸就是Nd1。由此可见，通过不同的衍射面测得的晶块尺寸是不一定相同的。B如果这个晶粒是一个完整的，没有缺陷的晶粒，可以将其视为一个测试单位，但是，如果这个晶粒有缺陷，那它就不是一个测试单位了，由缺陷分开的各个单位称为“亚晶。比如说吧，如果一个晶粒由两个通过亚晶界的小晶粒组成（称为亚晶），那么，测得的就不是这个晶粒的尺寸而是亚晶的尺寸了。C为什么那么多人喜欢抛开专业的解释而用“粒径”这个词呢？都是“纳米材料”惹的祸。纳

3、米晶粒本来就很小，一般可以认为一个纳米晶粒中不再存在亚晶，而是一个完整的晶粒，因此，亚晶尺寸这个术语就被套用到纳米晶粒的“粒径”上来了。实际上，国家对于纳米材料的粒径及粒径分布的表征是有标准的，需要用“小角散射”方法来测量。比如，北京钢铁研究总院做这个就做了很长时间。但是呢，一则，做小角散射的地方还不多，做起来也特别麻烦（现在好一些了，特别是对光能自动一些了），所以，很少有人去做，而且，用衍射峰宽计算出来的“粒径”总是那么小，何乐而不为呢？我私下地觉得吧，这些人在偷换概念。久而久之，大家也就接受了。为了这个事吧，有些人就问了，既然做出来的纳米材料的“粒径”是这么小，那么有没有办法在做SEM或T

4、EM时将团聚在一起的小晶粒分开呢？确实分不开，分得开的是一个个的晶粒，分不开的是亚晶。D至于为什么通过衍射峰宽测出来的“粒径”为什么总是那么小，还有一个原因。实际上吧,進衍射峰变宽的原因可能有两个，一是晶粒变小了，另一个原因是晶粒内部存在“微观应变”打个比方吧，甲乙两个人同时做一件事，结果把功劳算到甲一个人头上，当然这个人的功劳就大了（功劳大就峰宽，峰越宽晶粒就越细）有时候发现，有个别人在有意无意地避口不谈乙的功劳。E为什么允许将亚晶尺寸称为“粒径”呢？称为径，必假定晶粒为“球形”，从而假定了不论从哪个晶面去测都会是相同的，即忽略了A所说的那种差别。事实上，这种不同方向的尺寸差异在很多情况下确

5、实可以忽略。但是，也有一些特殊情况是不可以的。下面我们再谈。注意这两个假定，这就是为什么很多人都说，XRD测出来的粒径不可靠，总是小于SEM和TEM量出来的值。因为概念都不相同，它们怎么可能相同呢？既然大家都说是粒径，那么要怎么样来算粒径呢？我们先来看一个简单的问题。怎么做拟合？我们并不需要对所有的峰都做拟合，也不能用“全谱自动拟合：正确的方法是做单峰拟合。0007raw0007raw-iL82-2252SphslCOAI2Q42030T-Ehd*II.I4050Two-Th&ta(deg7030EBErTUns期Im|SolidJFillSle|oionalCnBLUnify#诂&Displ

6、ays:rFWHMrFillstideFShape厂FillColotSkewI-LineStyle(30Ciystallite-?from;r*Fv/HMBre-adth厂厂HideESDVaLie?厂Centroids-PeakLocationsFWHMBzdth145.196(0.010)37.113(0.005)J31.47410.008)J65.97810.009)159.7(0.013)_i56.080(0.031)0.20046(00OT08)0.242D4(0.00007J0.20401(o.ooaisi0.14147(D.0(X03|0.154230OCdOG)0.16386

7、(0.00016)45.2433710731.49365.37459.92356.112296877|8|42647051茁5(3832116374卿54OT|576i2895145729D20J39Bi186141342)6647(2651298100JJ5275293391211.139p1.006p0.91Op1.5fl4p1.26Sp1.472p2B32的151400200001QQttQo&0824(001910.828(0.01010.SS5(0.017J0.979(D.O131.137(00221288004811061.2521.3591.23515201.602ion)HW!

8、指的是晶粒尺寸breadth尺寸相差不大fisnignProfilesIEeteaseProfileshipOnePhaseI厂ColorPhases|S2-2252Spin*l-CoAf2O4三11ToialAiea-1545CS(1J11i皿z-O.ta(iJ.巧&-呼為III呵-?RRelintI36.?51：i31.175.44.TOE.53.221古Ji65.89177.15；73.95178.25；甜泊UnifyVwbtes&Display：ClI/IlkJiU；llCkitin囚FTFTFTFJ4別別別町-i-.-:III巧5139323332282527%1128595423K

9、JKaeJS-asGfzJgQ_uOO.QaQQ有点意思了，看看XS下面的数据，从衍射角由低到高的顺序,XS值是由大到小（除了最后两个例外），点下“Size&Strain”，看看，这些数据点落在一条斜线上。而且还不过原点。在纵坐标上的截距大于0，这就说明，这个峰变宽，有你的一半也有我的一半。计算的结果可以从图上看得清（吧？）那么，最后两个点，为什么会突然变大了呢？_都是重叠峰惹的祸。注意，上面的谱图可以清楚看到，最后两个点的数据是分离重叠峰得到的。怎么办呢？去掉呀，在图上的红点上用鼠标点一下，红点就消失了，这个数据点被舍弃。如果舍弃一个点还不满足，干脆再去掉一个点吧。没什么大不了的。个别的时候

10、，也需要选择“Strainonly，,这时，数据点的特征是：1）在一条斜线上；2）斜线过原点，甚至截距为负数（总不可能弄个负的晶粒尺寸吧？）注意了，这么计算粒径时是有假定的，即晶粒（或者亚晶）是“球形：至少是近似球形吧。也有个别的时候它就二个球。你还去套用这个方法，肯定就是你的错误了。这时候往往会得出这样的结论：1）晶粒尺寸是负的；2）或者微观应变是负的。别说我是瞎扯，我就发现过已经发表的论文中的数据说微观应变是负数。所谓微观应变是指“晶粒内部晶面间距相对于原始尺寸的变化起伏”,不可能伏下去就不起来了。出现这种现象，可能的原因是：1）你的数据做得实在太差了，延长点扫描时间来做，多花点米米（心痛）好不好。2）晶粒形状确实不是个“球：哪怕是个混球!你说，这个图谱，不同的峰宽明显不同，而且还似乎没有规律，你还按球形来做，那么，真是扯球了。对付这种问题，还是有办法的，既然不同方向的尺寸不同，那么同一方向的总相同吧，所以，选择相同方向的不同级指数来做角析是可以的，李树棠老师的晶体X射线衍射学基础（现在这种经典的书真少见了）上有例子。再就是用“Rietveld全谱拟合精修”也可以解决它。最后，还