现代分析测试技术 射线物相分析

现代分析测试技术射线物相分析1第一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.1.1X射线的发现

1895年11月8日，德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现的。他发现电流通过时，两米开外一个涂了氰亚铂化钡的小屏发出明亮的荧光。认为是真空管发出的一种射线。由于对这种射线本质和特性尚无了解，故称x射线，也叫伦琴射线。伦琴（1845---1923）8.1X射线的产生及其与物质的作用方式第二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

伦琴发现：不同物质对x射线穿透能力是不同的。

医学透视安检第三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

1901年第一届诺贝尔物理学奖评选时，由于伦琴的这一发现，29封推荐信中就有17封集中推荐他，伦琴最终获得了第一次诺贝尔物理学奖金。

第四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三与X射线相关的诺贝尔奖[1]1901年，诺贝尔奖第一次颁发，伦琴就由于发现X射线而获得了诺贝尔物理学奖。[2]1914年，劳厄由于利用X射线通过晶体时的衍射，证明了晶体的原子点阵结构而获得诺贝尔物理学奖。[3]1915年，布拉格父子因在用X射线研究晶体结构方面所作出的杰出贡献分享了诺贝尔物理学奖。[4]1917年，巴克拉由于发现标识X射线获得诺贝尔物理学奖。[5]1924年，西格班因在X射线光谱学方面的贡献获得了诺贝尔物理学奖。[6]1927年，康普顿与威尔逊因发现X射线的粒子特性同获诺贝尔物理学奖。[7]1936年，德拜因利用偶极矩、X射线和电子衍射法测定分子结构的成就而获诺贝尔化学奖。[8]1946年，缪勒因发现X射线能人为地诱发遗传突变而获诺贝尔生理学.医学奖。[9]1954年，鲍林由于在化学键的研究以及用化学键的理论阐明复杂的物质结构而获得诺贝尔化学奖（他的成就与X射线衍射研究密不可分）。[10]1962年，沃森、克里克、威尔金斯因发现核酸的分子结构及其对生命物质信息传递的重要性分享了诺贝尔生理学.医学奖（他们的研究成果是在X射线衍射实验的基础上得到的）。[11]1962年，佩鲁茨和肯德鲁用X射线衍射分析法首次精确地测定了蛋白质晶体结构而分享了诺贝尔化学奖。[12]1964年，霍奇金因在运用X射线衍射技术测定复杂晶体和大分子的空间结构取得的重大成果获诺贝尔化学奖。[13]1969年，哈塞尔与巴顿因提出“构象分析”的原理和方法，并应用在有机化学研究而同获诺贝尔化学奖（他们用X射线衍射分析法开展研究）。5第五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三[14]1973年，威尔金森与费歇尔因对有机金属化学的研究卓有成效而共获诺贝尔化学奖。[15]1976年，利普斯科姆因用低温X射线衍射和核磁共振等方法研究硼化合物的结构及成键规律的重大贡献获得诺贝尔化学奖。[16]1979年，诺贝尔生理.医学奖破例地授给了对X射线断层成像仪（CT）作出特殊贡献的豪斯菲尔德和科马克这两位没有专门医学经历的科学家。[17]1980年，桑格借助于X射线分析法与吉尔伯特、·伯格因确定了胰岛素分子结构和DNA核苷酸顺序以及基因结构而共获诺贝尔化学奖。[18]1981年，凯.西格班由于在电子能谱学方面的开创性工作获得了诺贝尔物理学奖的一半。[19]1982年，克卢格因在测定生物物质的结构方面的突出贡献而获诺贝尔化学奖。[20]1985年，豪普特曼与卡尔勒因发明晶体结构直接计算法，为探索新的分子结构和化学反应作出开创性的贡献而分享了诺贝尔化学奖。[21]1988年，戴森霍弗、胡伯尔、米歇尔因用X射线晶体分析法确定了光合成中能量转换反应的反应中心复合物的立体结构，共享了诺贝尔化学奖。[22]1997年，斯科与博耶和沃克因籍助同步辐射装置的X射线，在人体细胞内离子传输酶方面的研究成就而共获诺贝尔化学奖。[23]2002年，贾科尼因发现宇宙X射线源，与戴维斯、小柴昌俊共同分享了诺贝尔物理学奖。[24]2003年，阿格雷和麦金农因发现细胞膜水通道，以及对细胞膜离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献被授予诺贝尔化学奖（他们的成果用Ｘ射线晶体成像技术获得）。[25]2006年，科恩伯格被授予诺贝尔化学奖，以奖励他在“真核转录的分子基础”研究领域作出的贡献（他将X射线衍射技术结合放射自显影技术开展研究）。6第六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.1.2X射线的本质、产生及命名规则对X射线本质的争论，焦点集中在：

粒子流：亨利·布拉格

波动性：巴克拉

1.X射线的性质第七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

对X射线波动性最完美的研究是德国物理学家劳厄（Laue）。

著名物理学家索末菲的一名研究生厄瓦耳向他请教关于光在晶体中散射的数学分析问题。第八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三当光通过与其波长相当的光栅时会发生衍射作用人们推测晶体内部的质点是规则排列的，间距在10-10m如果x射线是一种波，且波长与晶体内部质点间的距离相当，那么用x射线…….x射线衍射？！第九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

在伦琴的两名研究生弗里德里希（W.Friedrich）和克尼(Knipping)的帮助下，劳厄进行了第一次X射线衍射实验，并取得了成功。

第一次X射线衍射实验所用的仪器,所用的晶体是硫酸铜。

第十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三劳厄法X射线衍射实验与所拍的照片第十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

爱因期坦称，劳厄的实验“物理学最美的实验”。它一箭双雕地解决了X射线的波动性和晶体结构的周期性。

第十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

后来的科学证明，与可见光一样，X射线的本质是一种电磁波。

它具有波粒二象性。即，它既具波动性，又具有粒子性。在X射线衍射分析中应用的主要是它的波动性，反映在传播过程中发生干涉、衍射作用。在与物质相互作用，进行能量交换时，则表现出它的粒子性。

第十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线的波动性：

X射线波动性表现在它以一定的波长和频率在空间传播。

v＝c／X射线的强度可认为是单位时间内通过垂直于传播方向的单位截面上的光子数目与光子能量的乘积。第十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线的波长范围：10-0.001nm

第十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线的波长范围：100-0.01Å(或10-0.001nm)

硬X射线：0.05-2.5Å

0.5-2.5

Å主要用于晶体结构分析

0.05-1

Å主要用于金属探伤等

软X射线：10-100

Å主要用于医学透视

对样品的损伤较小第十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线与可见光一样会产生干涉、衍射、吸收和光电效应等。X射线在光洁的固体表面不会发生像可见光那样的反射，因而不易用镜面把它聚焦和变向；X射线在物质分界面上只发生微小的折射，折射率稍小于1，故可认为射线穿透物质时沿直线传播，因此不能用透镜来加以会聚和发散；X射线波长与晶体中原子间距相当，故在穿过晶体时会发生衍射现象，可用X射线研究晶体内部结构。X射线与可见光区别第十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线粒子性：

X射线的粒子性表现在它是由大量的不连续的粒子流构成的。它具有一定能量和动量。

ε＝hυ=hc/

p＝h/

（P：X光子的动量）第十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2.X射线的产生产生机制：X射线是由高速运动的电子撞击物质后，与该物质中的原子相互作用发生能量转移，损失的能力以X射线的形式释放出来，可有两种形式：1）高能电子轰击出原子内层电子产生一空位，外壳层电子跃入空位时，损失的能量以特征X射线释放；2）高能电子受到原子核的强电场作用被减速，损失的能量以波长连续变化的X射线形式出现。第十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线产生的基本条件：

产生带电粒子;带电粒子做定向高速运动;高速运动的带电粒子突然在某种障碍物上减速。

据此，设计出X射线管。第二十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线仪

包括：X射线管高压变压器电压、电流调节稳定系统

第二十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2冷却系统：水1常用的靶材：Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Ag3窗口：X射线射出的通道；材料用Be或者林德曼玻璃（硼酸铍锂）。X射线管发射电子第二十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三第二十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三4焦点:指阳极靶面被电子束轰击的面积。焦点一般为1mm

10mm的长方形。产生的X射线束以6°角度向外发射。线焦斑：0.1

10mm的线状X射线束点焦斑：1

1mm的点状X射线束。

第二十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三线焦斑点焦斑第二十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三第二十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三5旋转阳极（转靶）X射线管一般的X射线管:10~40mA,100W/mm2旋转阳极:3000r/min500mA,5000W/mm2转靶X射线管：阳极不断旋转，热量分布在一个环形面积上，增加了散热面积；在相同的温度下可以大大提高X射线管的功率。第二十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.1.3X射线谱X射线谱分为两类:连续X射线特征X射线X射线谱：用X射线分光光度计测量X射线管发射的各个波长的X射线的强度，所得到的X射线强度与波长的曲线。第二十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三一.

连续X射线（白色X射线）

连续X射线是由某一短波限开始的一系列连续波长组成。它与可见光中的白光相似，故也称白色X射线。

短波限:连续谱都存在一个最短波长值，用λ0表示。强度的最大值一般在1.5λ0地方。短波限：极限情况下，极少数电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光子，这个光子具有最高能量和最短的波长，此光子对应的波长为短波限。第二十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三(1)连续X射线的强度不仅与管压有关，还与管流和靶材有关。(2)相同管压和管流下，阳极靶的Z越高，X射线的强度越大。

I连=IZUb

b2,

=(1.1~1.4)10-9(3)短波限0与管流和靶的材料无关，只与管压有关；随着管压的增大，0向短波方向移动。1.特点第三十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线管的效率：

η=连续X射线的总强度/X射线管的功率

=

IZUb/IU=

ZU

当用钨靶（Z=74），管压为100KV,η≈1%。X射线管的效率很低，要提高效率，应采用高电压和重金属。第三十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2.连续谱产生原因-----经典电动理论高速电子与阳极靶碰撞电子损失能量波长连续的X光子电流为10mA，6.25х10l6个/秒到达阳极的电子数目多；到达靶的时间和条件不同；与靶碰撞情况复杂第三十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子0

（短波限）。eV:电子电量电压

V

单位:伏第三十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三1、特征X射线及其激发电压二.

特征X射线谱

当电压加到25KV时，Mo靶的连续X射线谱上出现了二个尖锐峰:Kα(0.071nm)Kβ(0.063nm)第三十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

特征x射线的波长与管压和管流无关。它与靶材有关。对给定的靶材，它们的这些谱线是特定的。因此，称之为特征X射线谱或标识X射线谱。产生特征X射线的最低电压称激发电压。第三十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三第三十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三高速度粒子(电子或光子)激发态KLhKL=L-

KKL=h=hc/对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量差是固有的，所以λ也是固有的第三十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三K、K线:电子跨越1，2，3．．个能级所引起的辐射分别标以,,等符号。电子由LK，MK跃迁所引起的K系辐射定义为K，K线。K系激发：把K层电子被击出的过程。K系辐射：随之的电子跃迁所引起的辐射特征X射线命名规则

第三十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三K1,K2的产生：第三十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3、莫塞莱定律特征X射线的频率或波长只取决于阳极靶物质原子能级结构，而与其它外界因素无关。具体分析思路：激发待测物质产生特征X射线，用此X射线通过已知的特定晶体产生衍射，通过衍射方程计算特征X射线的波长或频率；K和可用标准样品标定，最后通过定律确定待测物质的原子序数Z。v:特征频率；Z：阳极靶材原子序数；K：普适常数；：屏蔽常数

x射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分析的理论基础（确定未知物原子序数）。第四十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三4、特征X射线的强度用于物质衍射的X射线都是特征X射线

K系特征X射线的绝对强度与X射线管电流(i)，管电压(V)的关系:IK=K2i(V–VK)nK2为常数；n1.5，VK为激发电压注意：管电压增大的同时也会使X射线连续谱的强度增加；但衍射中，X射线连续谱只增加衍射花样的背景信号，不利于衍射花样的分析，因此我们希望特征X射线与连续谱线强度之比越大越好，通常最优的工作电压约为激发电压VK的3~5倍。第四十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.1.4X射线与物质的相互作用

入射X射线散射透射吸收第四十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.1.4X射线与物质的相互作用

康-吴效应

第四十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三与原子中束缚较紧的内层电子相撞产生的，散射波与入射波的频率相同，但方向改变。散射强度有汤姆逊公式给出：

1)X射线的散射1.相干散射第四十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

相干散射波之间符合振动方向相同、频率相同、位相差恒定（光的干涉条件）。X射线衍射物相分析就是利用的相干散射。第四十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2.非相干散射

当x射线光子与束缚力不大的外层电子、价电子或金属晶体中自由电子相碰撞。电子被撞离原运行方向同时带走光子的一部分动能成为反冲电子。同时入射X射线波长变长并偏离原来方向2角。

散射波波长随散射方向而变2’√不参与晶体对X射线的衍射，只形成连续背底，给衍射分析带来不利影响第四十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2）X射线的吸收

1.光电效应

光电子荧光射线（二次标识X射线）LKx-ray当X射线的波长小于或等于λK时才能产生光电效应，使X射线的能量被吸收；荧光X射线增加衍射花样的背底，给衍射分析带来不利影响

先决条件:Wk：逸出功临界状态：第四十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三photoeletronLKAugerelectronphotoeletronLKenergy2.俄歇效应√俄歇电子的能量只与物质有关，与元素种类有关√

俄歇电子的能量低----表层化学成分分析第四十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三俄歇效应和二次特征辐射（荧光辐射）KLL俄歇电子：第四十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3)X射线的衰减当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的衰减。X射线强度的衰减dI(x)/I(x)与dx成正比（物质厚度dx）：HxdxIxIx+dxI0IH线性吸收系数

第五十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三线吸收系数()，相应于单位厚度的该种物体对X射线的吸收；因单位体积物质量随其密度而异，故引入质量吸收系数m(cm2/g)。第五十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三m=/

:

吸收体的密度m决定于吸收物质的原子序数Z和X射线的波长，经验公式为：

物质原子序数越大，对X射线的吸收能力越强；对一定的吸收体，X射线波长越短，穿透能力越强，表现为吸收系数的下降。第五十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线束经过物质时强度的损失归因于真吸收和散射两个过程。

真吸收是由于X射线转换成被逐出电子的动能，如入射X射线的一部分能量转变成光电子、俄歇电子、荧光、X射线以及热效应等各种能量。对于原子序数在铁以上的元素，吸收系数远远大于散射系数:线性吸收系数分解为：：真吸收系数；：散射系数第五十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三吸收限当X射线波长变化时，物质吸收系数会产生突变，发生突变的波长就称为吸收限。

对应L层三个亚层能级能量

原因：由物质对光子吸收的量子性决定，吸收光子的能量必须等于或者超过对应某一壳层和谱系的量子波长。第五十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三产生衍射的必要条件是满足布拉格方程的要求。

2dsin=1.当采用特定波长的单色X射线（不变）来照射固定的单晶体时（，d不变）；、和d值都固定，未必正好满足布拉格方程，因此不一定能产生衍射现象。2.

做法：连续改变或来满足布拉格反射条件。8.1.5三种常用的衍射实验方法第五十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三衍射方法实验条件劳厄法变不变连续X射线照射固定的单晶体转动晶体法不变部分变化单色X射线照射转动的单晶体粉末照相法不变变单色X射线照射粉晶或多晶试样2dsin=相当于一个单晶体绕空间各个方向作任意旋转第五十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三1.劳厄法劳厄法是用连续的X射线投射到不动的单晶体上产生衍射的一种实验方法。所使用的试样可以是独立的单晶体，也可以是多晶体中的粗大晶粒。第五十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三相当于反射球壳的半径连续变化，使倒易点阵有机会与其中某个反射球相交，形成衍射斑点。第五十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2.转动晶体法转动晶体法是用单色X射线照射转动的单晶体的衍射方法，即入射波长不变，依靠旋转单晶体以连续改变各个晶面与入射X射线的角来满足布拉格方程。倒易点阵(uvw)*正点阵晶轴[uvw]第五十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3.粉晶法粉晶法采用单色（特征）X射线作辐射源，被分析试样多数情况为很细（10-3—10-5cm)的粉末多晶体，故亦称为粉末法。根据需要也可以采用多晶体的块、片、丝等作试样。衍射仪法：衍射花样如用辐射探测器接收后，经测量电路系统放大处理并记录和显示。粉晶照相法：衍射花样用照相底片来记录。第六十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

粉末试样是由数目极多的微小晶粒组成，这些晶粒的取向完全是无规则的．各晶粒中的指数相同的晶面取向分布于空间的任意方向。

如果采用倒易空间的概念，这些指数相同晶面的倒易矢量分布于整个倒易空间的各个方向；各等同晶面族的倒易点阵分别分布在以倒易点阵原点为中心的同心倒易球面上。单晶（一个倒易节点）

粉晶（

一个倒易球面）第六十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.2.1德拜照相机8.2德拜相机和X射线衍射仪圆筒形照相机；采用长条底片每对衍射圆弧都是相应的衍射圆锥与底片相交的痕迹，代表一族（hkl）晶面的反射第六十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.2.2X射线衍射仪从历史发展看，劳埃相机→德拜相机→衍射仪。照相法特点：照摄时间长（往往需要10-20小时）；衍射线强度靠照片的黑度来估计，准确度不高等；衍射仪法特点：速度快、强度相对精确、信息量大、精度高、分析简便、试样制备简便等等。第六十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线衍射仪是用射线探测器和测角仪探测衍射线的强度和位置，并将它转化为电信号，然后借助于计算技术对数据进行自动记录、处理和分析的仪器。第六十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三1.装置第六十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三X射线衍射仪结构：X射线发生系统：用来产生稳定的X射线光源。测角仪：测量入射X射线与衍射X射线之间夹角。辐射探测器和辐射探测电路：用来接收记录衍射花样。控制系统：用来控制仪器运转、收集和打印结果。第六十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三67第六十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三H:样品台D:平板试样S:线状焦点F:接受光阑C:计数管E:支架1)测角仪

测角仪是衍射仪的关键部件，它的调整与使用正确与否，将直接影响到探测到的衍射花样的质量。（1）结构第六十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三（2）光学布置针对入射线

针对衍射线

限制X射线的水平发散

样品线焦斑S1、S2梭拉狭缝第六十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三（3）试样

衍射仪采用块状平面试样，它可以是整块的多晶体，也可用粉末压制。第七十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三探测器是将X射线转换成电信号的部件，在衍射仪中常用的有正比计数管、盖革计数管、闪烁计数管和半导体硅（锂）探测器。2）辐射探测器第七十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三（1）盖革计数管和正比计数管

盖革计数管和正比计数管都属于充气计数管，它们是利用X射线能使气体电离的特性进行工作。气体电离电子向阳极移动产生次级电子连锁反应，形成电脉冲信号第七十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三（2）闪烁计数管

利用某些固体（磷光体）在X射线照射下会发出荧光的原理制成的。把这种荧光耦合到具有光敏阴极的光电倍增管上，光敏阴极在荧光的作用下会产生光电子，经多级放大后就可得到毫伏级的电脉冲信号。磷光体发荧光光敏阴极发射光电子光电倍增管放大毫伏级电脉冲信号第七十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三第七十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三作用是接收样品衍射线(光子)信号转变为电(瞬时脉冲)信号。NaI闪烁计数器(滨松进口)（3）探测器－如，NaI闪烁计数器，半导体探测器X射线激发半导体产生电子-空穴对流向收集电极电流信号第七十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三探测器工作特点效率高，对各种X射线波长均具有近100%量子效率响应速度快，可以处理500,000cps或更高的X射线通量通用性强，直接应用于各种靶材，无需进行修正使用寿命长，对环境无苛刻要求第七十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3)辐射测量电路

保证辐射探测器能有最佳状态的输出电信号，并将其转变为能够直观读取或记录数值的电子学电路。计数器提供脉冲信号前置放大器做一级放大进入主放大器（线性放大器）脉冲高度分析器进行脉冲选择记速率仪求得记速率（每秒脉冲数，与衍射强度成正比）。第七十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

计数率仪是一种能够连续测量平均脉冲计数速率的装置，它把一定时间间隔内输送来的脉冲累计起来并对时间平均,求得计数率（每秒脉冲数cps

，它与衍射强度成正比），将单位时间内输入的平均脉冲数对2作图，得到衍射强度曲线。第七十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2.工作原理

使探测器围绕聚焦圆旋转，就能记录下不同晶面的衍射线的强度和位置。衍射仪测量是根据布拉格方程，测量的是那些平行于晶体表面的晶面，且满足入射角=衍射角的条件。特定族晶面的衍射点必交于聚焦圆上的同一点。R为多晶样品的曲率半径S点发射线状焦斑第七十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

实际上探测器是围绕衍射仪圆旋转，而不是围绕聚焦圆旋转。当试样相对于焦点的距离不变，而入射角改变时，聚焦圆的半径会随着2角的变化而发生变化。第八十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三-2连动：在测角仪的实际工作中，X射线源固定不动，机械连动时只有样品台转过角时计数管转2角，计数管才可以接收到衍射线，常称这一动作为-2连动。连动模式

第八十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三-2连动第八十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三-连动：样品台固定不动，机械连动时X射线源转过角时计数管也转角，同样能使x射线在板状试样表面的入射角等于反射角。第八十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3.参数选择1）连续扫描法—定性分析

使探测器以一定的角速度和试样以2:1的关系在选定的角度范围内进行自动扫描。第八十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三2）步进扫描法-定量分析

此法又称阶梯扫描法，当需要准确测量衍射线的峰形、峰位置和累积强度时采用，适于定量分析。探测器以一定的角度间隔（步长）逐步移动，对衍射峰强度进行逐点测量。第八十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.3X射线衍射（XRD）物相分析方法

物相分析可确定材料由哪些相组成（即物相定性分析或称物相鉴定）和确定各组成相的含量（常以体积分数或质量分数表示，即物相定量分析）。第八十六页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.3.1定性分析1.定性分析原理

X射线衍射线的位置决定于晶胞参数（晶胞形状和大小）也即决定于各晶面面间距，而衍射线的相对强度则决定于晶胞内原子的种类、数目及排列方式。每种晶态物质都有其特有的晶体结构，因而X射线在某种晶体上的衍射必然反映出带有晶体特征的特定的衍射花样。第八十七页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

对于含有n种物质的混合物或含有n相的多相物质，各个相的各自衍射花样互不干扰而是机械地叠加。于是，衍射图谱中发现和某种结晶物质相同的衍射花样，就可以判定试样中包含这种结晶物质。第八十八页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

这样，定性分析原理就十分简单，只要把晶体(几万种)全部进行衍射或照相，再将衍射花样存档，实验时，只要把试样的衍射花样与标准的衍射花样相对比、从中选出相同者就可以确定。定性分析实质上是信息(花样)的采集处理和查找核对标准花样两件事情。第八十九页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三1938年左右，哈那瓦特（Hanawalt)等就开始收集和摄取各种已知衍射花样，将其衍射数据进行科学的整理和分类。

1942年，美国材料试验协会（ASTM）整理出版了卡片1300张，称之为ASTM卡片。

1969年起，由美国材料试验协会和英国、法国、加拿大等国家的有关单位共同组成了名为“粉末衍射标准联合委员会”（JCPDS）国际机构，专门负责收集、校订各种物质的衍射数据，将它们进行统一的分类和编号，编制成卡片出版，这种卡片组被命名为粉末衍射卡组（PDF）。

1978年，为了将这项科学努力扩大至全球联合，这个组织更名为国际衍射数据中心（ICDD）1985年出版46000张2.PDF卡片第九十页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三

现在由粉末衍射标准联合会（JCPDS）和国际衍射资料中心（ICDD）联合出版。/translation/chi/index.htmTheInternationalCentreforDiffractionData700944第九十一页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三卡片结构：P78第九十二页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三第九十三页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三3PDF卡片的索引

欲快速地从几万张卡片中找到所需的一张，必须建立一套科学的、简洁的索引。索引有两类：（1）物质名称为索引：戴维无机字母索引（2）d值数列为索引：哈纳瓦特（Hanawalt）无机数值索引和芬克（Fink）无机数值索引第九十四页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三4.定性相分析的方法P79衍射实验得出衍射谱确定谱线的角度、对应晶面间距、和相对强度根据第一、第二强度线查Hanawalt索引若完全重合，ok；否则依据第三、第四强谱线重复操作；数字索引：字顺索引：衍射实验得出衍射谱确定所有谱线的角度、对应晶面间距、和相对强度找出样品中可能含有相的pdf卡片实验数据一一与卡片对应现在大多借助软件：如，MDIJade第九十五页，共一百一十页，编辑于2023年，星期三8.3.2定量分析P80

X射线物相定量分析的任务是根据混合相试样中各相物质的衍射线的强度来确定各相物质的相对含量。随着衍射仪的测量精度和自动化程度的提高，近年来定量分析技术