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1、晶体结构分析多媒体课件第四章本讲稿第一页，共十七页n 单一物相的鉴定或验证n 物相定性分析n 物相分析 混合物相的鉴定n（物相鉴定）物相定量分析n n 衍射花样的指数标定n 点阵常数（晶胞参数）测定n 晶体结构分析 晶体对称性（空间群）的测定n 等效点系的测定n 晶体定向n 非晶体结构分析n 晶粒度测定n 结晶度测定,晶体密度测定n 取向度测定n 宏观应力分析本讲稿第二页，共十七页第一节第一节 物相分析物相分析 n物相分析是指确定物质（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）。本讲稿第三页，共十七页一、物相定性分析一、物
2、相定性分析 n1.基本原理n物质的X射线衍射花样特征是分析物质相组成的“指纹脚印”。n制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质(样品)的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，这就是物相定性分析的基本原理与方法。本讲稿第四页，共十七页n各种已知物相衍射花样的规范化工作于1938年由哈那瓦特(J.D.Hanawalt)开创。n他的主要工作是将物相的衍射花样特征(位置与强度)用d(晶面间距)和I(衍射线相对强度)数据组表达并制成相应的物相衍射数据卡片。n卡片最初由“美国材料试验学会(ASTM)”出版，故称ASTM卡片。n1969年成立了国际性组织“粉末衍射标准联合会(JCPDS)”
3、，由它负责编辑出版“粉末衍射卡片”，称PDF卡片。n图7-l所示为氯化钠(NaCl)的PDF卡片。2.PDF卡片卡片本讲稿第五页，共十七页图7-l所示为氯化钠(NaCl)的PDF卡片本讲稿第六页，共十七页3.PDF卡片索引卡片索引n为方便、迅速查对PDF卡片，JCPDS编辑出版了多种PDF卡片检索手册：nHanawalt无机物检查手册nHanawalt有机相检查手册n无机相字母索引nFink无机索引n矿物检索手册等。n检索手册按检索方法可分为两类，一类以物质名称为索引(即字母索引)，另一类以d值数列为索引(即数值索引)。本讲稿第七页，共十七页（1）数值索引）数值索引 n以Hanawalt无机相
4、数字索引为例。n其编排方法为：一个相一个条目，在索引中占一横行，其内容依次为按强度递减顺序排列的8条强线的晶面间距和相对强度值、化学式、卡片编号和参比强度值。条目示例如下：n芬克无机数值索引与哈那瓦特数值索引相类似，主要不同的是其以八强线条的d值循环排列，每种相在索引中可出现8次。本讲稿第八页，共十七页（2）字母索引）字母索引 n以物相英文名称字母顺序排列。每种相一个条目，占一横行。n条目的内容顺序为：物相英文名称、三强线d值与相对强度、卡片编号和参比强度号。条目示例如下：本讲稿第九页，共十七页4.4.物相定性分析的基本步骤物相定性分析的基本步骤 n（1）制备待分析物质样品；n（2）用衍射仪法
5、或照相法获得样品衍射花样；n（3）检索PDF卡片；n（4）核对PDF卡片与物相判定。本讲稿第十页，共十七页5.多相物质分析多相物质分析n多相物质相分析的方法是按上述基本步骤逐个确定其组成相。n多相物质的衍射花样是其各组成相衍射花样的简单叠加，这就带来了多相物质分析(与单相物质相比)的困难：n检索用的三强线不一定局于同一相，而且还可能发生一个相的某线条与另一相的某线条重叠的现象。n因此，多相物质定性分析时，需要将衍射线条轮番搭配、反复尝试，比较复杂。本讲稿第十一页，共十七页6.6.应注意的几个问题应注意的几个问题 n（1）实验条件影响衍射花样n在查核强度数据时，要注意样品实验条件与PDF卡片实验
6、条件之异同。n在定性分析过程中以d值为主要依据，而相对强度仅作为参考依据。n在核查d值时，还应考虑到低角度衍射线的分辨率较低，因而测量误差比高角度线条大的情况等。n（2）在分析工作中充分利用有关待分析物的化学、物理、力学性质及其加工等各方面的资料信息n（3）固溶体相的鉴定 n（4）计算机自动检索 本讲稿第十二页，共十七页二、物相定量分析二、物相定量分析 n1.基本原理n定量分析的任务是确定物质(样品)中各组成相的相对含量。n由于需要准确测定衍射线强度，因而定量分析一般都采用衍射仪法。n设样品中任意一相为j，其某(HKL)衍射线强度为Ij，其体积分数为fj，样品(混合物)线吸收系数为；定量分析的
7、基本依据是：nIj随fj的增加而增高；但由于样品对X射线的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依赖于Ij与fj及之间的关系。本讲稿第十三页，共十七页n多相混合物样品，其可表示为n式中，(m)jj相质量吸收系数；wjj相质量分数。n衍射仪法吸收因子为1/2，混合物样品中任一相j的强度(Ij)为 n式中，Vjj相参与衍射(被照射)的体积，设样品参与衍射(被照射)的总体积V为单位体积，则Vj=Vfj=fj。本讲稿第十四页，共十七页n设 n对于同一样品各相之Ij而言，B值相同 n又设n对于给定之j相，Cj是只取决于衍射线条指数(HKL)的量 n则（7-3）n此式即为物相定量分析的基本依据。本讲稿第十五页，共
8、十七页n设多相样品中任意两相为j1和j2，按式(7-3)，有 （7-4）n式(7-4)中，Ij1与Ij2由j1相与J2相的衍射线条强度测量可得，而Cj1与Cj2通过计算可求。n故按式(7-4)，可得Vj1/Vj2或fj1/fj2。以此为基础，若已知样品为两相混合物，即有fj1+fj2=1，则可分别求得fj1与fj2，此即为物相分析之直接对比法。n若在样品内加入一已知含量的物相(s，称内标物)，据待分折相(a)与s相之强度比Ia/Is亦可求得a相含量，此即为物相分析之内标法，内标法又分为内标曲线法、K值法与任意内标法等方法。本讲稿第十六页，共十七页定量分析的方法定量分析的方法n直接对比法 n 内标曲线法 n内标曲线法 K值法(基体冲洗法)n 任意内标法 n外标法n无标样分析法本讲稿第十七页，共十七页