现代材料分析方法实验课讲义-X射线衍射分析2学时11课件

X射线衍射分析实验陈德良博士副教授dlchen@10/29/20221DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射分析实验陈德良博士副教授dlchen@zz1、实验目的及要求了解X射线衍射仪的结构和工作原理；掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤；初步了解X射线衍射定量分析的原理方法；给定实验样品，设计实验方案，做出正确的定性分析鉴定结果。10/29/20222DeliangChen，ZhengzhouUniversity1、实验目的及要求了解X射线衍射仪的结构和工作原理；10/22、实验原理当X射线以角入射到原子面并以角散射时，相距为a的两原子散射X射线的光程差为：2.1布拉格定律

=a（cos

-cos）根据光的干涉原理，当光程差等于波长的整数倍（n）时，在角散射方向干涉加强。假定原子面上所有原子的散射线同位相，即光程差=0，从上式可得=。10/29/20223DeliangChen，ZhengzhouUniversity2、实验原理当X射线以角入射到原子面并以角散射时，相当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光的反射定律类似，X射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加强的方向。因此，将这种散射称为从晶面反射。下面讨论两相邻原子面的散射波的干涉：过D点分别向入射线和反射线作垂线，它们的光程差为：

=AB+BC=2dsin10/29/20224DeliangChen，ZhengzhouUniversity当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。式中，d（hkl）——晶面间距；

——入射线、反射线与反射晶面之间的交角，称掠射角或布拉格角；2——入射线与反射线（衍射线）之间的夹角，称衍射角；

n——反射级数，为整数；——入射X线波长，与X射线管所用的靶材有关。当光程差等于波长的整数倍时，相邻原子面散射波加强，即干涉加强条件为：2d（hkl）sin=n

上式即为布拉格定律或布拉格方程，它把衍射方向、平面点阵族的间距d(hkl)和X射线的波长

联系在一起。10/29/20225DeliangChen，ZhengzhouUniversity式中，d（hkl）——晶面间距；当光程差等于波长的整数倍时，当波长一定时，对指定的某一族平面点阵(hkl)来说，n数值不同，衍射的方向也不同。n=1,2,3,……，相应的衍射角为1,2,3,……，而n=1,2,3等衍射分别为一级、二级、三级衍射。为了区别不同的衍射方向，可将上式改写为：[2d(hkl)sinn

]/n=

带有公因子n的晶面指标(nhnknl)是一组和(hkl)平行的晶面，晶面间距d(nhnknl)和相邻两个晶面的间距d(hkl)的关系为：d(nhnknl)=d(hkl)/n综上有：2·d(nh

nk

nl)·sin(nhnknl)=因此，由(hkl)晶面的n级反射，可看成由面间距为d(hkl)/n的(nhnknl)晶面的1级反射。注意：面间距为d(nhnknl)的晶面不一定是晶体中的原子面，只是为了简化布拉格公式而引入的反射面，常称干涉面。10/29/20226DeliangChen，ZhengzhouUniversity当波长一定时，对指定的某一族平面点阵(hkl)来说，n数值注意：（1）衍射指标hkl不加括号，晶面指标(hkl)带有括号；（2）衍射指标不要求互质，可以有公因子，而晶面指标要互质，不能有公因子；（3）在数值上，衍射指标为晶面指标的n倍。式中hkl为衍射指标。2·d(nh

nk

nl)·sin(nhnknl)=对于将晶面指标(nhnknl)改用衍射指标

hkl，则得到在X射线晶体学中现在通用的布拉格定律的表达式：2dhklsin

=

式中，hkl为衍射指标。例如：晶面(110)，由于它和入射X射线的取向不同，可以产生衍射指标为110、220、330、……等的衍射。10/29/20227DeliangChen，ZhengzhouUniversity注意：（1）衍射指标hkl不加括号，晶面指标(hkl)带有括由布拉格定律2dsin

=n可知，这就是能产生衍射的限制条件，说明用波长为的X射线照射晶体时，晶体中只有面间距d≥/2的晶面才能产生衍射。sin

=(n)/2d≤1考虑n=1(即1级反射)的情况时，/2≤d10/29/20228DeliangChen，ZhengzhouUniversity由布拉格定律2dsin=n可知，这就是能产生衍射的限2.2X射线的强度衍射线的强度不仅是确定晶体中原子排列位置所必须的依据，而且在X射线物相分析时也是不可缺少的数据。由于入射X光束不严格平行（有一定发散度），加之，被研究的晶体也非严格的周期性格子，因此，某一组晶面“反射”X射线不可能是在严格角的方向，而是在与角相接近的一个小的角度范围内，衍射线的强度分布如下图所示。“反射”的总能量即积分强度，与曲线下的面积成比例。衍射角10/29/20229DeliangChen，ZhengzhouUniversity2.2X射线的强度衍射线的强度不仅是确定晶体中原子排列位置晶体的衍射强度应该为属于该晶体所有电子相干散射波的总和。一个晶体可以看成若干个晶胞周期排列而成，而一个晶胞又由一些原子组成，原子则由原子核和绕核运行的电子组成。因此，可以从一个电子、一个原子和一个晶胞的散射强度入手，然后将所有晶胞的散射波合成起来，就能求出一个小晶体的衍射强度。可以证明，在衍射hkl中，通过晶胞原点的衍射波与通过第j个原子（坐标为xj，yj，zj）的衍射波的周相差为:j=2(hxj+kyj+lzj)。10/29/202210DeliangChen，ZhengzhouUniversity晶体的衍射强度应该为属于该晶体所有电子相干散射波的总和。一个若晶胞中有n个原子，每个原子散射波的振幅（即原子散射因子）分别为f1,f2,,fj,,fn，各原子的散射波与入射波的位相差分别为1，2,,j,,n。这n个原子的散射波相互叠加而形成的复合波，若用指数形式表示，可得：F=f1exp[i1]+f2exp[i2]++fjexp[ij]++fnexp[in]即式中，fj—第j个原子的原子散射因子；xj,yj,zj—第j个原子在晶胞中的分数坐标；Fhkl—衍射hkl的结构因子；Fhkl—结构振幅。Fhkl

数值的物理意义：Fhkl

=10/29/202211DeliangChen，ZhengzhouUniversity若晶胞中有n个原子，每个原子散射波的振幅（即原子散射因子）分结构因子包含两方面数据,即：结构振幅Fhkl和相角hkl：因此，10/29/202212DeliangChen，ZhengzhouUniversity结构因子包含两方面数据,即：结构振幅Fhkl和相角衍射hkl的衍射强度Ihkl正比于Fhkl

2。可知，结构因子Fhkl是由晶体结构决定的，即由晶胞中原子的种类和原子的位置决定，原子的种类由fj表示，原子的位置由xj，yj，zj表示。若结构因子用复数表示，衍射强度Ihkl正比于Fhkl（=Ahkl

+i

Bhkl）和它的共轭复数F*hkl（=Ahkl

-i

Bhkl）的乘积：10/29/202213DeliangChen，ZhengzhouUniversity衍射hkl的衍射强度Ihkl正比于Fhkl2。可知，结计算四种基本类型点阵的结构因子简单点阵：简单点阵无论hkl取什么值，F都等于f，即不等于零，故所有晶面都能产生衍射。每个晶胞中有2个同类原子，其坐标分别为000,½½0，原子散射因数为f，其结构因数为：底心点阵：每个晶胞中有1个同类原子，其坐标为000原子，散射因数为f，其结构因数为：当h+k=偶数时，exp[i(h+k)]=1，故F=2f；当h+k=奇数时，exp[i(h+k)]=-1，故F=0。底心点阵晶面能否产生衍射，处决于h+k奇偶性，与l无关。10/29/202214DeliangChen，ZhengzhouUniversity计算四种基本类型点阵的结构因子简单点阵：简单点阵无论hkl当h+k+l=偶数时，F=2f；当h+k+l=奇数时，F=0。体心点阵：每个晶胞有2个同类原子，其坐标为000和½½½，原子散射因数为f，其结构因数为：结果说明，对体心点阵来说，只有h+k+l为偶数的晶面才能产生衍射。10/29/202215DeliangChen，ZhengzhouUniversity当h+k+l=偶数时，F=2f；体心点阵：每个晶胞有2个同类面心点阵：每个晶胞中有四个同类原子，其坐标为000，½½0，½0½,0½½，原子散射因数为f，其结构因数为：当hkl为同性指数时，h+k、h+l和k+l全为偶数，F=4f；当hkl为异性指数时，则h+k、h+l和k+l中总有两项为奇数，一项为偶数，F=0。说明，在面心点阵中，只有hkl为全奇或全偶数的晶面才能产生衍射。10/29/202216DeliangChen，ZhengzhouUniversity面心点阵：每个晶胞中有四个同类原子，其坐标为000，½½粉末法衍射线的积分强度

衍射强度理论证明，多晶体衍射环单位弧长上的积分强度由下式决定：Io—入射X射线强度；

—入射X射线波长（Å）；e，m

—电子的电荷与质量；c

—光速；R—由试样到照相底片上衍射环间的距离（cm）；V

—试样被入射X射线所照射的体积（cm3）；v

—单位晶胞的体积(cm3)；Fhkl

—结构因子；

Phkl

—多重性因子；()—角因子;e-2M

—温度因子;A（）—吸收因子。式中，10/29/202217DeliangChen，ZhengzhouUniversity粉末法衍射线的积分强度衍射强度理论证明，多晶体衍射环单位弧I＝KPLmTAFhkl2强度公式表达为：K—比例常数，与入射光强度及其它实验条件有关；P—偏极化因子；L—洛伦茨因子；T—温度因子；A—吸收因子；m—多重因子。如果这些因子均为已知，则可从强度Ihkl中推出衍射hkl的结构振幅Fhkl。10/29/202218DeliangChen，ZhengzhouUniversityI＝KPLmTAFhkl2强度公式表达为：K—比例常数，2.3X射线鉴定物相的原理布拉格定律是X射线在晶体中产生衍射所必须满足的基本条件，它反映了衍射方向(用

描述)与晶体结构(用d代表)之间的关系。该定律将便于测量的宏观量与微观量d、联系起来。通过的测定，在已知的情况下可以求得d，反之亦然。每一种晶体物质都具有它自己特定的晶体结构和晶胞参数。由X射线衍射花样上各线条的角度位置所确定的晶面间距d

以及它们的相对强度I/I0是物质的固有特性。也就是说，不同物相的晶体通常将给出不同的X射线衍射花样，即给出不同的衍射线束方向和强度。因此，可以像根据指纹来鉴别人一样，根据衍射花样可以用来鉴别晶体物质。10/29/202219DeliangChen，ZhengzhouUniversity2.3X射线鉴定物相的原理布拉格定律是X射线在晶体中产生衍根据布拉格定律2dsin=，当波长选定之后，衍射线束的方向(用表示)是晶面间距d的函数。立方系sin2

=(2/4)(h2+k2+l2)/a2

正方系sin2=(2/4)[(h2+k2)/a2+l2/c2]斜方系sin2

=(2/4)[h2/a2+k2/b2+l2/c2]如将立方、正方、斜方晶系的面间距公式代入布拉格公式，并进行平方后得到：入射波长一定情况下，不同晶系或同一晶系但晶胞大小不同的晶体，其衍射线束的方向不同，即研究衍射线束的方向，可以确定晶胞的形状大小，但无法确定原子种类和在晶胞中的位置。研究衍射线束的强度，可以确定原子种类和在晶胞中的位置。10/29/202220DeliangChen，ZhengzhouUniversity根据布拉格定律2dsin=，当波长选定之后，衍射3、X射线衍射仪的构造10/29/202221DeliangChen，ZhengzhouUniversity3、X射线衍射仪的构造10/22/202221DelianX射线衍射仪组成：Ｘ射线发生器系统、测角仪系统、衍射强度测量记录系统、衍射仪控制与衍射数据采集分析系统四大部分。10/29/202222DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射仪组成：Ｘ射线发生器系统、测角仪系统、衍射强度测量10/29/202223DeliangChen，ZhengzhouUniversity10/22/202223DeliangChen，ZhengX射线管的构造分密闭式和可拆卸式两种。广泛使用的是密闭式,

由阴极灯丝、阳极、聚焦罩等组成,

功率大部分在

1～2千瓦。可拆卸式X射线管又称旋转阳极靶,其功率比密闭式大许多倍,

一般为

12～60千瓦。常用的X射线靶材有

W、Ag、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Cu等。X射线管线焦点为

1×10mm2,

取出角为3～6度。10/29/202224DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线管的构造分密闭式和可拆卸式两种。广泛使用的是密闭式,

密闭式X射线管10/29/202225DeliangChen，ZhengzhouUniversity密闭式X射线管10/22/202225DeliangChe

(1）利用线焦点作为X射线源S。焦斑尺寸为1×10mm2的常规X射线管，出射角6°时，实际有效焦宽为0.1mm，线状X射线源的大小为0.1×10mm2。

(2）从S发射的X射线的水平方向发散角被第一个狭缝[发散狭缝(DS)]限制之后，照射试样。常有1/6o、1/2o、1o、2o、4o的发散狭缝和测角仪调整用0.05mm宽的狭缝。

(3）从试样上衍射的X射线束，在F处聚焦，该处的第二个狭缝为接收狭缝(RS)。生产厂供给0.15mm、0.3mm、0.6mm宽的接收狭缝。

(4）第三个狭缝是防止空气散射等非试样散射X射线进入计数管的防散射狭缝(SS)。

(5）S1、S2称为索拉狭缝，是由一组等间距相互平行的薄金属片组成，它限制入射X射线和衍射线的垂直方向发散。索拉狭缝装在叫做索拉狭缝盒的框架里。这个框架兼作其他狭缝插座用，即插入DS，RS和SS．测角仪10/29/202226DeliangChen，ZhengzhouUniversity

(1）利用线焦点作为X射线源S。焦斑尺寸为1×10mmX射线探测记录装置衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)，它是利用X射线能在某些固体物质(磷光体)中产生的波长在可见光范围内的荧光，这种荧光再转换为能够测量的电流。由于输出的电流和计数器吸收的X光子能量成正比，因此可以用来测量衍射线的强度。闪烁计数管的发光体一般是用微量铊活化的碘化钠(NaI)单晶体。这种晶体经X射线激发后发出蓝紫色的光。将这种微弱的光用光电倍增管来放大，发光体的蓝紫色光激发光电倍增管的光电面(光阴极)而发出光电子(一次电子)，光电倍增管电极由10个左右的联极构成，由于一次电子在联极表面上激发二次电子，经联极放大后电子数目按几何级数剧增(约106倍)，最后输出几个毫伏的脉冲。10/29/202227DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线探测记录装置衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)目前衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍射原始数据自动存入计算机硬盘中供数据分析处理。数据分析处理包括平滑点的选择、背底扣除、自动寻峰、d值计算，衍射峰强度计算等。计算机控制、处理装置10/29/202228DeliangChen，ZhengzhouUniversity目前衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍4、实验参数选择选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样的背底，使图样清晰。4.1阳极靶的选择必须根据试样所含元素的种类来选择最适宜的特征X射线波长(靶)。当X射线的波长稍短于试样成分元素的吸收限时，试样强烈地吸收X射线，并激发产生成分元素的荧光X射线，背底增高。其结果是峰背比(信噪比)P/B低(P为峰强度，B为背底强度)，衍射图谱难以分清。10/29/202229DeliangChen，ZhengzhouUniversity4、实验参数选择选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特X射线衍射所能测定的d值范围，取决于所使用的特征X射线的波长。X射线衍射所需测定的d值范围大都在1nm至0.1nm之间。为了使这一范围内的衍射峰易于分离而被检测，需要选择合适波长的特征X射线。一般测试使用铜靶，但因X射线的波长与试样的吸收有关，可根据试样物质的种类分别选用Co、Fe，或Cr靶。此外还可选用钼靶，这是由于钼靶的特征X射线波长较短，穿透能力强，如果希望在低角处得到高指数晶面衍射峰，或为了减少吸收的影响等，均可选用钼靶。10/29/202230DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射所能测定的d值范围，取决于所使用的特征X射线的波长10/29/202231DeliangChen，ZhengzhouUniversity10/22/202231DeliangChen，Zheng工作电压设定为3

～

5倍的靶材临界激发电压。选择管电流时功率不能超过X射线管额定功率，较低的管电流可以延长X射线管的寿命。4.2管电压和管电流的选择X射线管经常使用的负荷(管压和管流的乘积)选为最大允许负荷的80％左右。但是，当管压超过激发电压5倍以上时，强度的增加率将下降。所以，在相同负荷下产生X射线时，在管压约为激发电压5倍以内时要优先考虑管压，在更高的管压下其负荷可用管流来调节。靶元素的原子序数越大，激发电压就越高。由于连续X射线的强度与管压的平方呈正比，特征X射线与连续X射线的强度之比，随着管压的增加接近一个常数，当管压超过激发电压的4～5倍时反而变小，所以，管压过高，信噪比P/B将降低，这是不可取的。10/29/202232DeliangChen，ZhengzhouUniversity工作电压设定为3

～

5倍的靶材临界激发电压。选择管电流时功发散狭缝（DS）决定了X射线水平方向的发散角，限制试样被X射线照射的面积。如果使用较宽的发射狭缝，X射线强度增加，但在低角处入射X射线超出试样范围，照射到边上的试样架，出现试样架物质的衍射峰或漫散峰，对定量相分析带来不利的影响。因此有必要按测定目的选择合适的发散狭缝宽度。

4.3发散狭缝的选择（DS）生产厂家提供1/6°、1/2°、1°、2°、4°的发散狭缝，通常定性物相分析选用1°发散狭缝，当低角度衍射特别重要时，可以选用1/2°（或1/6°）发散狭缝。10/29/202233DeliangChen，ZhengzhouUniversity发散狭缝（DS）决定了X射线水平方向的发散角，限制试样被X射防散射狭缝用来防止空气等物资引起的散射X射线进入探测器，选用SS与DS角度相同。4.4

防散射狭缝的选择（SS）生产厂家提供0.15mm、0.3mm、0.6mm的接收狭缝，接收狭缝的大小影响衍射线的分辨率。接收狭缝越小，分辨率越高，衍射强度越低。通常物相定性分析时使用0.3mm的接收狭缝，精确测定可使用0.15mm的接收狭缝。4.5

接收狭缝的选择（RS）10/29/202234DeliangChen，ZhengzhouUniversity防散射狭缝用来防止空气等物资引起的散射X射线进入探测器，选用

Z滤

<

Z靶－(1～2):

Z靶

<

40,

Z滤=

Z靶－1

Z靶

>

40,

Z滤=

Z靶－2常规物相定性分析常采用每分钟2o或4o的扫描速度，在进行点阵参数测定，微量分析或物相定量分析时，常采用每分钟(1/2)o或(1/4)o的扫描速度。4.6滤波片的选择：不同的测定目的，其扫描范围也不同。

当选用Cu靶进行无机化合物的相分析时，扫描范围一般为90o～2o（2θ）；对于高分子，有机化合物的相分析，其扫描范围一般为60o

～2o；在定量分析、点阵参数测定时，一般只对欲测衍射峰扫描几度。4.7扫描范围的确定4.8

扫描速度的确定10/29/202235DeliangChen，ZhengzhouUniversity

Z滤

<

Z靶－(1～2):

Z靶

<

40,衍射仪测试条件参数选择一览表10/29/202236DeliangChen，ZhengzhouUniversity衍射仪测试条件参数选择一览表10/22/202236Deli5、样品制备X射线衍射分析的样品主要有粉末样品、块状样品、薄膜样品、纤维样品等。样品不同，分析目的不同（定性分析或定量分析），则样品制备方法也不同。X射线衍射分析的粉末试样必需满足这样两个条件：晶粒要细小，试样无择优取向(取向排列混乱)。所以，通常将试样研细后使用，可用玛瑙研钵研细。定性分析时粒度应小于44微米(350目)，定量分析时应将试样研细至10微米左右。较方便地确定10微米粒度的方法是，用拇指和中指捏住少量粉末，并碾动，两手指间没有颗粒感觉的粒度大致为10微米。5.1粉末样品10/29/202237DeliangChen，ZhengzhouUniversity5、样品制备X射线衍射分析的样品主要有粉末样品、块状样品、薄常用的粉末样品架为玻璃试样架，在玻璃板上蚀刻出试样填充区为20×18mm2。玻璃样品架主要用于粉末试样较少时(约少于500mm3)使用。充填时，将试样粉末一点一点地放进试样填充区，重复这种操作，使粉末试样在试样架里均匀分布并用玻璃板压平实，要求试样面与玻璃表面齐平。如果试样的量少到不能充分填满试样填充区，可在玻璃试样架凹槽里先滴一薄层用醋酸戊酯稀释的火棉胶溶液，然后将粉末试样撒在上面，待干燥后测试。10/29/202238DeliangChen，ZhengzhouUniversity常用的粉末样品架为玻璃试样架，在玻璃板上蚀刻出试样填充区为2先将块状样品表面研磨抛光，大小不超过20×18mm2,

然后用橡皮泥将样品粘在铝样品支架上，要求样品表面与铝样品支架表面平齐。5.2

块状样品10/29/202239DeliangChen，ZhengzhouUniversity先将块状样品表面研磨抛光，大小不超过20×18mm2,

然后5.3.

微量样品取微量样品放入玛瑙研钵中将其研细，然后将研细的样品放在单晶硅样品支架上（切割单晶硅样品支架时使其表面不满足衍射条件），滴数滴无水乙醇使微量样品在单晶硅片上分散均匀，待乙醇完全挥发后即可测试。10/29/202240DeliangChen，ZhengzhouUniversity5.3.

微量样品取微量样品放入玛瑙研钵中将其研细，然后将研5.4.

薄膜样品制备：将薄膜样品剪成合适大小，用胶带纸粘在玻璃样品支架上即可。10/29/202241DeliangChen，ZhengzhouUniversity5.4.

薄膜样品制备：将薄膜样品剪成合适大小，用胶带纸粘在6样品测试(1)开机前的准备和检查

将制备好的试样插入衍射仪样品台，盖上顶盖关闭防护罩；开启水龙头，使冷却水流通；X光管窗口应关闭，管电流管电压表指示应在最小位置；接通总电源，接通稳压电源。(2)开机操作

开启衍射仪总电源，启动循环水泵；待数分钟后，接通X光管电源。缓慢升高管电压、管电流至需要值(若为新X光管或停机再用，需预先在低管电压、管电流下"老化"后再用)。打开计算机X射线衍射仪应用软件，设置合适的衍射条件及参数，开始样品测试。10/29/202242DeliangChen，ZhengzhouUniversity6样品测试(1)开机前的准备和检查

将制备好的试样插(3)停机操作

测量完毕，缓慢降低管电流、管电压至最小值，关闭X光管电源；取出试样；15分钟后关闭循环水泵,关闭水源；关闭衍射仪总电源、稳压电源及线路总电源。10/29/202243DeliangChen，ZhengzhouUniversity(3)停机操作

测量完毕，缓慢降低管电流、管电压至最小值，7、数据处理测试完毕后，可将样品测试数据存入磁盘供随时调出处理。原始数据需经过曲线平滑、K2扣除、谱峰寻找等数据处理步骤，最后打印出待分析试样衍射曲线和d值、2θ、强度、衍射峰宽等数据供分析鉴定。10/29/202244DeliangChen，ZhengzhouUniversity7、数据处理测试完毕后，可将样品测试数据存入磁盘供随时调出处（1）从前反射区（2θ＜90o)中选取强度最大的三根线，并使其d值按强度递减的次序排列。

（2）在PDF卡的数字索引中找到对应的d1(最强线的面间距）组。

（3）按次强线的面间距d2找到接近的几列。

（4）检查这几列数据中的第三个d值是否与待测样的数据对应，再查看第四至第八强线数据并进行对照，最后从中找出最可能的物相及其卡片号。

（5）找出可能的标准卡片，将实验所得d及I/I1跟卡片上的数据详细对照，如果完全符合，物相鉴定即告完成。8物相定性分析方法X射线衍射物相定性分析方法有以下几种：8.1三强线法10/29/202245DeliangChen，ZhengzhouUniversity（1）从前反射区（2θ＜90o)中选取强度最大的三根线，并使②文字索引文字索引是按照物质英文名称的字母顺序排列而成的。如果知道某种物相时，利用文字索引比利用数字索引方便而又迅速。从左到右的顺序依次为：物质英文名称、化学分子式、、、、、、和卡片号。数字索引表10/29/202246DeliangChen，ZhengzhouUniversity②文字索引数字索引表10/22/202246Deliang10/29/202247DeliangChen，ZhengzhouUniversity10/22/202247DeliangChen，Zheng

如果待测样的数据与标准数据不符，则须重新排列组合并重复（2）～（5）的检索手续。如为多相物质，当找出第一物相之后，可将其线条剔出，并将留下线条的强度重新归一化，再按过程（1）～（5）进行检索，直到得出正确答案。10/29/202248DeliangChen，ZhengzhouUniversity

如果待测样的数据与标准数据不符，则须重新排列组合并重复（2对于经常使用的样品，其衍射谱图应该充分了解掌握，可根据其谱图特征进行初步判断。例如在26.5度左右有一强峰，在68度左右有五指峰出现，则可初步判定样品含SiO2。8.2特征峰法10/29/202249DeliangChen，ZhengzhouUniversity对于经常使用的样品，其衍射谱图应该充分了解掌握，可根据其谱图随着计算机技术的发展，计算机检索得到普遍的应用。这种方法可以很快得到分析结果，分析准确度在不断提高。但最后还须经认真核对才能最后得出鉴定结论。8.3计算机检索法10/29/202250DeliangChen，ZhengzhouUniversity随着计算机技术的发展，计算机检索得到普遍的应用。这种方法可以PCPDFWIN软件检索钨酸（H2WO4）：JCPDS#43－0679氧化钨(WO3)：JCPDS#43－103510/29/202251DeliangChen，ZhengzhouUniversityPCPDFWIN软件检索钨酸（H2WO4）：JCPDS#48.4X射线衍射图谱的绘制（1）导出X射线衍射的原始数据，一般以ASCII或.txt文件类型保存；（2）用MicrosoftExcel等软件打开（导入）ASCII或.txt文件类型的X射线衍射的原始数据；（3）用Origin等软件绘制XRD曲线图谱，并正确标识纵、横坐标物理量与相应单位，以及标注各物相主要衍射峰的衍射指标。（4）标明图谱标题说明。10/29/202252DeliangChen，ZhengzhouUniversity8.4X射线衍射图谱的绘制（1）导出X射线衍射的原始数据，Figure2.(a)XRDpatternoftungstate-basedinorganic–organichybridbeltsusedastheprecursorforthesynthesisofH2WO4andWO3nanoplates;(b)XRDpatternoftheair-driednitric-acid-treatedproductderivedfromtungstate-basedinorganic–organichybridbelts(ItcanbeindexedtomonoclinicH2WO4·H2O,JCPDSNo.18-1420,andthepeakmarkedwith()

belongstothe(020)reflectionoforthorhombicH2WO4);(c)XRDpatternofthe120oC-driednitric-acid-treatedproduct(ItcanbeindexedtoorthorhombicH2WO4,JCPDSNo.43-0679);(d)XRDpatternoftheWO3nanoplatesobtainedbycalciningH2WO4

nanoplatesat450oCfor2hinair(ItcanbeindexedtomonoclinicWO3

JCPDSNo.43-1035).10/29/202253DeliangChen，ZhengzhouUniversityFigure2.(a)XRDpatternoft

1.简述连续X射线谱、特征X射线谱产生原理及特点；2.简述X射线衍射在定性、定量分析上的基本原理；

3.简述X射线衍射仪的结构和工作原理；

4.简述X射线衍射分析中的样品制备方法；

5.X射线谱图分析鉴定应注意什么问题？讨论（思考）题10/29/202254DeliangChen，ZhengzhouUniversity

1.简述连续X射线谱、特征X射线谱产生原理及特点；讨论（思云南丽江玉龙雪山之远眺Thankyouverymuchforyourattention.10/29/202255DeliangChen，ZhengzhouUniversity云南丽江玉龙雪山之远眺ThankyouverymuchX射线衍射分析实验陈德良博士副教授dlchen@10/29/202256DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射分析实验陈德良博士副教授dlchen@zz1、实验目的及要求了解X射线衍射仪的结构和工作原理；掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤；初步了解X射线衍射定量分析的原理方法；给定实验样品，设计实验方案，做出正确的定性分析鉴定结果。10/29/202257DeliangChen，ZhengzhouUniversity1、实验目的及要求了解X射线衍射仪的结构和工作原理；10/22、实验原理当X射线以角入射到原子面并以角散射时，相距为a的两原子散射X射线的光程差为：2.1布拉格定律

=a（cos

-cos）根据光的干涉原理，当光程差等于波长的整数倍（n）时，在角散射方向干涉加强。假定原子面上所有原子的散射线同位相，即光程差=0，从上式可得=。10/29/202258DeliangChen，ZhengzhouUniversity2、实验原理当X射线以角入射到原子面并以角散射时，相当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光的反射定律类似，X射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加强的方向。因此，将这种散射称为从晶面反射。下面讨论两相邻原子面的散射波的干涉：过D点分别向入射线和反射线作垂线，它们的光程差为：

=AB+BC=2dsin10/29/202259DeliangChen，ZhengzhouUniversity当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。式中，d（hkl）——晶面间距；

——入射线、反射线与反射晶面之间的交角，称掠射角或布拉格角；2——入射线与反射线（衍射线）之间的夹角，称衍射角；

n——反射级数，为整数；——入射X线波长，与X射线管所用的靶材有关。当光程差等于波长的整数倍时，相邻原子面散射波加强，即干涉加强条件为：2d（hkl）sin=n

上式即为布拉格定律或布拉格方程，它把衍射方向、平面点阵族的间距d(hkl)和X射线的波长

联系在一起。10/29/202260DeliangChen，ZhengzhouUniversity式中，d（hkl）——晶面间距；当光程差等于波长的整数倍时，当波长一定时，对指定的某一族平面点阵(hkl)来说，n数值不同，衍射的方向也不同。n=1,2,3,……，相应的衍射角为1,2,3,……，而n=1,2,3等衍射分别为一级、二级、三级衍射。为了区别不同的衍射方向，可将上式改写为：[2d(hkl)sinn

]/n=

带有公因子n的晶面指标(nhnknl)是一组和(hkl)平行的晶面，晶面间距d(nhnknl)和相邻两个晶面的间距d(hkl)的关系为：d(nhnknl)=d(hkl)/n综上有：2·d(nh

nk

nl)·sin(nhnknl)=因此，由(hkl)晶面的n级反射，可看成由面间距为d(hkl)/n的(nhnknl)晶面的1级反射。注意：面间距为d(nhnknl)的晶面不一定是晶体中的原子面，只是为了简化布拉格公式而引入的反射面，常称干涉面。10/29/202261DeliangChen，ZhengzhouUniversity当波长一定时，对指定的某一族平面点阵(hkl)来说，n数值注意：（1）衍射指标hkl不加括号，晶面指标(hkl)带有括号；（2）衍射指标不要求互质，可以有公因子，而晶面指标要互质，不能有公因子；（3）在数值上，衍射指标为晶面指标的n倍。式中hkl为衍射指标。2·d(nh

nk

nl)·sin(nhnknl)=对于将晶面指标(nhnknl)改用衍射指标

hkl，则得到在X射线晶体学中现在通用的布拉格定律的表达式：2dhklsin

=

式中，hkl为衍射指标。例如：晶面(110)，由于它和入射X射线的取向不同，可以产生衍射指标为110、220、330、……等的衍射。10/29/202262DeliangChen，ZhengzhouUniversity注意：（1）衍射指标hkl不加括号，晶面指标(hkl)带有括由布拉格定律2dsin

=n可知，这就是能产生衍射的限制条件，说明用波长为的X射线照射晶体时，晶体中只有面间距d≥/2的晶面才能产生衍射。sin

=(n)/2d≤1考虑n=1(即1级反射)的情况时，/2≤d10/29/202263DeliangChen，ZhengzhouUniversity由布拉格定律2dsin=n可知，这就是能产生衍射的限2.2X射线的强度衍射线的强度不仅是确定晶体中原子排列位置所必须的依据，而且在X射线物相分析时也是不可缺少的数据。由于入射X光束不严格平行（有一定发散度），加之，被研究的晶体也非严格的周期性格子，因此，某一组晶面“反射”X射线不可能是在严格角的方向，而是在与角相接近的一个小的角度范围内，衍射线的强度分布如下图所示。“反射”的总能量即积分强度，与曲线下的面积成比例。衍射角10/29/202264DeliangChen，ZhengzhouUniversity2.2X射线的强度衍射线的强度不仅是确定晶体中原子排列位置晶体的衍射强度应该为属于该晶体所有电子相干散射波的总和。一个晶体可以看成若干个晶胞周期排列而成，而一个晶胞又由一些原子组成，原子则由原子核和绕核运行的电子组成。因此，可以从一个电子、一个原子和一个晶胞的散射强度入手，然后将所有晶胞的散射波合成起来，就能求出一个小晶体的衍射强度。可以证明，在衍射hkl中，通过晶胞原点的衍射波与通过第j个原子（坐标为xj，yj，zj）的衍射波的周相差为:j=2(hxj+kyj+lzj)。10/29/202265DeliangChen，ZhengzhouUniversity晶体的衍射强度应该为属于该晶体所有电子相干散射波的总和。一个若晶胞中有n个原子，每个原子散射波的振幅（即原子散射因子）分别为f1,f2,,fj,,fn，各原子的散射波与入射波的位相差分别为1，2,,j,,n。这n个原子的散射波相互叠加而形成的复合波，若用指数形式表示，可得：F=f1exp[i1]+f2exp[i2]++fjexp[ij]++fnexp[in]即式中，fj—第j个原子的原子散射因子；xj,yj,zj—第j个原子在晶胞中的分数坐标；Fhkl—衍射hkl的结构因子；Fhkl—结构振幅。Fhkl

数值的物理意义：Fhkl

=10/29/202266DeliangChen，ZhengzhouUniversity若晶胞中有n个原子，每个原子散射波的振幅（即原子散射因子）分结构因子包含两方面数据,即：结构振幅Fhkl和相角hkl：因此，10/29/202267DeliangChen，ZhengzhouUniversity结构因子包含两方面数据,即：结构振幅Fhkl和相角衍射hkl的衍射强度Ihkl正比于Fhkl

2。可知，结构因子Fhkl是由晶体结构决定的，即由晶胞中原子的种类和原子的位置决定，原子的种类由fj表示，原子的位置由xj，yj，zj表示。若结构因子用复数表示，衍射强度Ihkl正比于Fhkl（=Ahkl

+i

Bhkl）和它的共轭复数F*hkl（=Ahkl

-i

Bhkl）的乘积：10/29/202268DeliangChen，ZhengzhouUniversity衍射hkl的衍射强度Ihkl正比于Fhkl2。可知，结计算四种基本类型点阵的结构因子简单点阵：简单点阵无论hkl取什么值，F都等于f，即不等于零，故所有晶面都能产生衍射。每个晶胞中有2个同类原子，其坐标分别为000,½½0，原子散射因数为f，其结构因数为：底心点阵：每个晶胞中有1个同类原子，其坐标为000原子，散射因数为f，其结构因数为：当h+k=偶数时，exp[i(h+k)]=1，故F=2f；当h+k=奇数时，exp[i(h+k)]=-1，故F=0。底心点阵晶面能否产生衍射，处决于h+k奇偶性，与l无关。10/29/202269DeliangChen，ZhengzhouUniversity计算四种基本类型点阵的结构因子简单点阵：简单点阵无论hkl当h+k+l=偶数时，F=2f；当h+k+l=奇数时，F=0。体心点阵：每个晶胞有2个同类原子，其坐标为000和½½½，原子散射因数为f，其结构因数为：结果说明，对体心点阵来说，只有h+k+l为偶数的晶面才能产生衍射。10/29/202270DeliangChen，ZhengzhouUniversity当h+k+l=偶数时，F=2f；体心点阵：每个晶胞有2个同类面心点阵：每个晶胞中有四个同类原子，其坐标为000，½½0，½0½,0½½，原子散射因数为f，其结构因数为：当hkl为同性指数时，h+k、h+l和k+l全为偶数，F=4f；当hkl为异性指数时，则h+k、h+l和k+l中总有两项为奇数，一项为偶数，F=0。说明，在面心点阵中，只有hkl为全奇或全偶数的晶面才能产生衍射。10/29/202271DeliangChen，ZhengzhouUniversity面心点阵：每个晶胞中有四个同类原子，其坐标为000，½½粉末法衍射线的积分强度

衍射强度理论证明，多晶体衍射环单位弧长上的积分强度由下式决定：Io—入射X射线强度；

—入射X射线波长（Å）；e，m

—电子的电荷与质量；c

—光速；R—由试样到照相底片上衍射环间的距离（cm）；V

—试样被入射X射线所照射的体积（cm3）；v

—单位晶胞的体积(cm3)；Fhkl

—结构因子；

Phkl

—多重性因子；()—角因子;e-2M

—温度因子;A（）—吸收因子。式中，10/29/202272DeliangChen，ZhengzhouUniversity粉末法衍射线的积分强度衍射强度理论证明，多晶体衍射环单位弧I＝KPLmTAFhkl2强度公式表达为：K—比例常数，与入射光强度及其它实验条件有关；P—偏极化因子；L—洛伦茨因子；T—温度因子；A—吸收因子；m—多重因子。如果这些因子均为已知，则可从强度Ihkl中推出衍射hkl的结构振幅Fhkl。10/29/202273DeliangChen，ZhengzhouUniversityI＝KPLmTAFhkl2强度公式表达为：K—比例常数，2.3X射线鉴定物相的原理布拉格定律是X射线在晶体中产生衍射所必须满足的基本条件，它反映了衍射方向(用

描述)与晶体结构(用d代表)之间的关系。该定律将便于测量的宏观量与微观量d、联系起来。通过的测定，在已知的情况下可以求得d，反之亦然。每一种晶体物质都具有它自己特定的晶体结构和晶胞参数。由X射线衍射花样上各线条的角度位置所确定的晶面间距d

以及它们的相对强度I/I0是物质的固有特性。也就是说，不同物相的晶体通常将给出不同的X射线衍射花样，即给出不同的衍射线束方向和强度。因此，可以像根据指纹来鉴别人一样，根据衍射花样可以用来鉴别晶体物质。10/29/202274DeliangChen，ZhengzhouUniversity2.3X射线鉴定物相的原理布拉格定律是X射线在晶体中产生衍根据布拉格定律2dsin=，当波长选定之后，衍射线束的方向(用表示)是晶面间距d的函数。立方系sin2

=(2/4)(h2+k2+l2)/a2

正方系sin2=(2/4)[(h2+k2)/a2+l2/c2]斜方系sin2

=(2/4)[h2/a2+k2/b2+l2/c2]如将立方、正方、斜方晶系的面间距公式代入布拉格公式，并进行平方后得到：入射波长一定情况下，不同晶系或同一晶系但晶胞大小不同的晶体，其衍射线束的方向不同，即研究衍射线束的方向，可以确定晶胞的形状大小，但无法确定原子种类和在晶胞中的位置。研究衍射线束的强度，可以确定原子种类和在晶胞中的位置。10/29/202275DeliangChen，ZhengzhouUniversity根据布拉格定律2dsin=，当波长选定之后，衍射3、X射线衍射仪的构造10/29/202276DeliangChen，ZhengzhouUniversity3、X射线衍射仪的构造10/22/202221DelianX射线衍射仪组成：Ｘ射线发生器系统、测角仪系统、衍射强度测量记录系统、衍射仪控制与衍射数据采集分析系统四大部分。10/29/202277DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射仪组成：Ｘ射线发生器系统、测角仪系统、衍射强度测量10/29/202278DeliangChen，ZhengzhouUniversity10/22/202223DeliangChen，ZhengX射线管的构造分密闭式和可拆卸式两种。广泛使用的是密闭式,

由阴极灯丝、阳极、聚焦罩等组成,

功率大部分在

1～2千瓦。可拆卸式X射线管又称旋转阳极靶,其功率比密闭式大许多倍,

一般为

12～60千瓦。常用的X射线靶材有

W、Ag、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Cu等。X射线管线焦点为

1×10mm2,

取出角为3～6度。10/29/202279DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线管的构造分密闭式和可拆卸式两种。广泛使用的是密闭式,

密闭式X射线管10/29/202280DeliangChen，ZhengzhouUniversity密闭式X射线管10/22/202225DeliangChe

(1）利用线焦点作为X射线源S。焦斑尺寸为1×10mm2的常规X射线管，出射角6°时，实际有效焦宽为0.1mm，线状X射线源的大小为0.1×10mm2。

(2）从S发射的X射线的水平方向发散角被第一个狭缝[发散狭缝(DS)]限制之后，照射试样。常有1/6o、1/2o、1o、2o、4o的发散狭缝和测角仪调整用0.05mm宽的狭缝。

(3）从试样上衍射的X射线束，在F处聚焦，该处的第二个狭缝为接收狭缝(RS)。生产厂供给0.15mm、0.3mm、0.6mm宽的接收狭缝。

(4）第三个狭缝是防止空气散射等非试样散射X射线进入计数管的防散射狭缝(SS)。

(5）S1、S2称为索拉狭缝，是由一组等间距相互平行的薄金属片组成，它限制入射X射线和衍射线的垂直方向发散。索拉狭缝装在叫做索拉狭缝盒的框架里。这个框架兼作其他狭缝插座用，即插入DS，RS和SS．测角仪10/29/202281DeliangChen，ZhengzhouUniversity

(1）利用线焦点作为X射线源S。焦斑尺寸为1×10mmX射线探测记录装置衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)，它是利用X射线能在某些固体物质(磷光体)中产生的波长在可见光范围内的荧光，这种荧光再转换为能够测量的电流。由于输出的电流和计数器吸收的X光子能量成正比，因此可以用来测量衍射线的强度。闪烁计数管的发光体一般是用微量铊活化的碘化钠(NaI)单晶体。这种晶体经X射线激发后发出蓝紫色的光。将这种微弱的光用光电倍增管来放大，发光体的蓝紫色光激发光电倍增管的光电面(光阴极)而发出光电子(一次电子)，光电倍增管电极由10个左右的联极构成，由于一次电子在联极表面上激发二次电子，经联极放大后电子数目按几何级数剧增(约106倍)，最后输出几个毫伏的脉冲。10/29/202282DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线探测记录装置衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)目前衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍射原始数据自动存入计算机硬盘中供数据分析处理。数据分析处理包括平滑点的选择、背底扣除、自动寻峰、d值计算，衍射峰强度计算等。计算机控制、处理装置10/29/202283DeliangChen，ZhengzhouUniversity目前衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍4、实验参数选择选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样的背底，使图样清晰。4.1阳极靶的选择必须根据试样所含元素的种类来选择最适宜的特征X射线波长(靶)。当X射线的波长稍短于试样成分元素的吸收限时，试样强烈地吸收X射线，并激发产生成分元素的荧光X射线，背底增高。其结果是峰背比(信噪比)P/B低(P为峰强度，B为背底强度)，衍射图谱难以分清。10/29/202284DeliangChen，ZhengzhouUniversity4、实验参数选择选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特X射线衍射所能测定的d值范围，取决于所使用的特征X射线的波长。X射线衍射所需测定的d值范围大都在1nm至0.1nm之间。为了使这一范围内的衍射峰易于分离而被检测，需要选择合适波长的特征X射线。一般测试使用铜靶，但因X射线的波长与试样的吸收有关，可根据试样物质的种类分别选用Co、Fe，或Cr靶。此外还可选用钼靶，这是由于钼靶的特征X射线波长较短，穿透能力强，如果希望在低角处得到高指数晶面衍射峰，或为了减少吸收的影响等，均可选用钼靶。10/29/202285DeliangChen，ZhengzhouUniversityX射线衍射所能测定的d值范围，取决于所使用的特征X射线的波长10/29/202286DeliangChen，ZhengzhouUniversity10/22/202231DeliangChen，Zheng工作电压设定为3

～

5倍的靶材临界激发电压。选择管电流时功率不能超过X射线管额定功率，较低的管电流可以延长X射线管的寿命。4.2管电压和管电流的选择X射线管经常使用的负荷(管压和管流的乘积)选为最大允许负荷的80％左右。但是，当管压超过激发电压5倍以上时，强度的增加率将下降。所以，在相同负荷下产生X射线时，在管压约为激发电压5倍以内时要优先考虑管压，在更高的管压下其负荷可用管流来调节。靶元素的原子序数越大，激发电压就越高。由于连续X射线的强度与管压的平方呈正比，特征X射线与连续X射线的强度之比，随着管压的增加接近一个常数，当管压超过激发电压的4～5倍时反而变小，所以，管压过高，信噪比P/B将降低，这是不可取的。10/29/202287DeliangChen，ZhengzhouUniversity工作电压设定为3

～

5倍的靶材临界激发电压。选择管电流时功发散狭缝（DS）决定了X射线水平方向的发散角，限制试样被X射线照射的面积。如果使用较宽的发射狭缝，X射线强度增加，但在低角处入射X射线超出试样范围，照射到边上的试样架，出现试样架物质的衍射峰或漫散峰，对定量相分析带来不利的影响。因此有必要按测定目的选择合适的发散狭缝宽度。

4.3发散狭缝的选择（DS）生产厂家提供1/6°、1/2°、1°、2°、4°的发散狭缝，通常定性物相分析选用1°发散狭缝，当低角度衍射特别重要时，可以选用1/2°（或1/6°）发散狭缝。10/29/202288DeliangChen，ZhengzhouUniversity发散狭缝（DS）决定了X射线水平方向的发散角，限制试样被X射防散射狭缝用来防止空气等物资引起的散射X射线进入探测器，选用SS与DS角度相同。4.4

防散射狭缝的选择（SS）生产厂家提供0.15mm、0.3mm、0.6mm的接收狭缝，接收狭缝的大小影响衍射线的分辨率。接收狭缝越小，分辨率越高，衍射强度越低。通常物相定性分析时使用0.3mm的接收狭缝，精确测定可使用0.15mm的接收狭缝。4.5

接收狭缝的选择（RS）10/29/202289DeliangChen，ZhengzhouUniversity防散射狭缝用来防止空气等物资引起的散射X射线进入探测器，选用

Z滤

<

Z靶－(1～2):

Z靶

<

40,

Z滤=

Z靶－1

Z靶

>

40,

Z滤=

Z靶－2常规物相定性分析常采用每分钟2o或4o的扫描速度，在进行点阵参数测定，微量分析或物相定量分析时，常采用每分钟(1/2)o或(1/4)o的扫描速度。4.6滤波片的选择：不同的测定目的，其扫描范围也不同。

当选用Cu靶进行无机化合物的相分析时，扫描范围一般为90o～2o（2θ）；对于高分子，有机化合物的相分析，其扫描范围一般为60o

～2o；在定量分析、点阵参数测定时，一般只对欲测衍射峰扫描几度。4.7扫描范围的确定4.8

扫描速度的确定10/29/202290DeliangChen，ZhengzhouUniversity

Z滤

<

Z靶－(1～2):

Z靶

<

40,衍射仪测试条件参数选择一览表10/29/202291DeliangChen，ZhengzhouUniversity衍射仪测试条件参数选择一览表10/22/202236Deli5、样品制备X射线衍射分析的样品主要有粉末样品、块状样品、薄膜样品、纤维样品等。样品不同，分析目的不同（定性分析或定量分析），则样品制备方法也不同。X射线衍射分析的粉末试样必需满足这样两个条件：晶粒要细小，试样无择优取向(取向排列混乱)。所以，通常将试样研细后使用，可用玛瑙研钵研细。定性分析时粒度应小于44微米(350目)，定量分析时应将试样研细至10微米左右。较方便地确定10微米粒度的方法是，用拇指和中指捏住少量粉末，并碾动，两手指间没有颗粒感觉的粒度大致为10微米。5.1粉末样品10/29/202292DeliangChen，ZhengzhouUniversity5、样品制备X射线衍射分析的样品主要有粉末样品、块状样品、薄常用的粉末样品架为玻璃试样架，在玻璃板上蚀刻出试样填充区为20×18mm2。玻璃样品架主要用于粉末试样较少时(约少于500mm3)使用。充填时，将试样粉末一点一点地放进试样填充区，重复这种操作，使粉末试样在试样架里均匀分布并用玻璃板压平实，要求试样面与玻璃表面齐平。如果试样的量少到不能充分填满试样填充区，可在玻璃试样架凹槽里先滴一薄层用醋酸戊酯稀释的火棉胶溶液，然后将粉末试样撒在上面，待干燥后测试。10/29/202293DeliangChen，ZhengzhouUniversity常用的粉末样品架为玻璃试样架，在玻璃板上蚀刻出试样填充区为2先将块状样品表面研磨抛光，大小不超过20×18mm2,

然后用橡皮泥将样品粘在铝样品支架上，要求样品表面与铝样品支架表面平齐。5.2

块状样品10/29/202294DeliangChen，ZhengzhouUniversity先将块状样品表面研磨抛光，大小不超过20×18mm2,

然后5.3.

微量样品取微量样品放入玛瑙研钵中将其研细，然后将研细的样品放在单晶硅样品支架上（切割单晶硅样品支架时使其表面不满足衍射条件），滴数滴无水乙醇使微量样品在单晶硅片上分散均匀，待乙醇完全挥发后即可测试。10/29/202295DeliangChen，ZhengzhouUniversity5.3.

微量样品取微量样品放入玛瑙研钵中将其研细，然后将研5.4.

薄膜样品制备：将薄膜样品剪成合适大小，用胶带纸粘在玻璃样品支架上即可。10/29/202296DeliangChen，ZhengzhouUniversity5.4.

薄膜样品制备：将薄膜样品剪成合适大小，用胶带纸粘在6样品测试(1)开机前的准备和检查

将制备好的试样插入衍射仪样品台，盖上顶盖关闭防护罩；开启水龙头，使冷却水流通；X光管窗口应关闭，管电流管电压表指示应在最小位置；接通总电源，接通稳压电源。(2)开机操作

开启衍射仪总电源，启动循环水泵；待数分钟后，接通X光管电源。缓慢升高管电压、管电流至需要值(若为新X光管或停机再用，需预先在低管电压、管电流下"老化"后再用)。打开计算机X射线衍射仪应用软件，设置合适的衍射条件及参数，开始样品测试。10/29/202297DeliangChen，ZhengzhouUniversity6样品测试(1)开机前的准备和检查

将制备好的试样插(3)停机操作

测量完毕，缓慢降低管电流、管电压至最小值，关闭X光管电源；取出试样；15分钟后关闭循环水泵,关闭水源；关闭衍射仪总电源、稳压电源及线路总电源。10/29/202298DeliangChen，ZhengzhouUniversity(3)停机操作

测量完毕，缓慢降低管电流、管电压至最小值，7、数据处理测