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第四章XRD的定量分析
主讲:金祖权博士
土木工程学院
课堂复习
粉末照相法
德拜-谢勒法
X 射线仪
物相定性分析
主要内容X射线定量分析
物相定量分析定量分析原理
a相的衍射强度:混合物线吸收系数见公式a相的衍射强度公式见公式u Ca K Ia /*=
外标法原理:
混合物中的A相强度公式
纯物质强度公式:I=K/u
两者相除:得到公式
外标法测试方法
测出混合物和纯物质的衍射强度,
带入公式可求
测出纯A的衍射强度
测出不同A含量混合物的衍射强度
绘制定标曲线,然后依据曲线标定
内标法原理:
试样:
基本控制式:
内标法测试方法
内标和外标法制作标准曲线费事
Chung提出了标准化的内标法,也称为基体冲洗法—K值法
原理:利用预先测定好的参比强度K值,在定量分析时不需要做标准曲线,利用被测相质量含量和衍射强度的线性方程,通过数学计算而得到.
定量分析应注意问题实验设备、测试条件和方法
试样的要求
定性图谱
无标定量在水泥中的应用。
关于XRD物相定量分析第一个问题：为什么不能做物相定量？样品往往不是单一物相,因此,人们总想了解其中某种相的含量。
人们的理解总是认为哪怕只是一种近似的结果,也比没有结果要好。
为了要说明定量分析的问题,我们还是了解一下,一张X射线衍射谱图中包含一些什么信息。
这些信息主要有三个方面,也是三个方面的应用：一是衍射峰的位置。
这方面的信息主要用于物相的鉴定、晶胞参数的精修、残余应力的测量。
二是衍射峰的峰高或者面积,我们称之为强度。
这方面的信息主要用于物相的含量、结晶度以及织构的计算。
三是衍射峰的形状,我们称为线形。
这方面的信息又包括两个方面,其一是衍射峰的宽度,我们可以用来计算亚晶尺寸的大小(常被称为晶粒大小)和微观应变的计算。
另一个则是线的形状,主要是指峰形是否对称,这方面用来计算位错、层错等。
不过,后者做的人少,研究也不是很完全,因此,应用不是很广泛。
从上面的了解,我们应当知道,不同的实验目的,实验的观察点不同,也就是强调的对象是不同的,如果仅仅为了鉴定物相,一个常规的实验条件就完全可以应付,如果要做晶胞的精修,则需要严格一些的实验条件。
如果要做定量分析,我们的强调点是峰的强度。
我们为什么能利用衍射谱来做物相的含量分析呢？其原理就是基于物相的含量W与该物相的衍射强度成正比。
可以简单地写成W=CI。
Ｗ是物相的质量分数,Ｉ是该物相的衍射强度。
Ｃ是一个系数,但不是一个常系数。
不过,在一定条件下它是一个常数。
遗憾的是,这个常数通常不能通过理论计算得出,而是需要通过实验来测量,每当实验条件改变(包括样品中的物相种类的改变、任一物相含量的改变、观察峰的改变、甚至于物相产地改变、所用辐射改变、晶粒尺寸改变……如此等等,不一而足)这个系数是变化的。
围绕如何想办法得到这个系数Ｃ,历代的大师和小师推导出了十几种具体的测量方法,而这些方法又是在某种环境下能使用在另一种环境下不能使用的。
每种方法的不同要求等于给实验方法本身加上了一把锁,使得人们不能真正好好地、简便地利用它。
x射线衍射物相定量分析X射线衍射物相定量分析（XRD）是一种利用X射线技术定量分析有机物质的分析方法。
它可以准确测量有机物质中不同元素的含量，以及有机物质的物相变化。
在定量分析后，可以得出分析结果，同时也可以依据定量结果，估算出物质中各种物相的质量分数比例。
X射线衍射物相定量分析是基于X射线衍射原理进行的分析法。
当X射线照射到样品上时，样品由于具有不同的密度、厚度和晶体结构，而会产生出不同的衍射现象。
而在相同的X射线源、同一距离处，不同物相的衍射特征是不同的，它们可以被量析出来。
此外，由于各物相的晶体结构也不同，因此，其衍射带特征也不同，如果能够对晶体结构进行分析，则可以更准确地分析 X线衍射物相定量分析的结果。
X射线衍射物相定量分析技术已经广泛应用于多个领域，如生物分析、化学分析、材料科学、分子结构分析以及金属物相组成分析等。
特别是在分析多元有机物质的物相及含量时，X射线衍射物相定量分析技术能够更加准确地获取有机物质的组成结构及元素含量比例。
X射线衍射物相定量分析技术具有良好的灵敏度，可以准确测量物质中微量元素的含量，并可以精确地分析有机物质物质中多种元素的含量。
此外，X射线衍射物相定量分析技术还具有良好的适应能力，可以测量不同种类、不同形式的有机物质，从而满足不同分析要求。
X射线衍射物相定量分析技术的应用范围很广，并且在科学技术领域中发挥着重要作用，被广泛应用于药物产生、食品安全检测、精细化学品组成分析等方面。
另外，X射线衍射物相定量分析技术还可以用于工业产品的质量控制，帮助企业更好地建立质量控制体系，从而提高产品质量和生产效率。
X射线衍射物相定量分析技术可以为企业提供更为准确有效的定量分析服务，为产品的质量管理提供科学的后盾。
未来，X射线衍射物相定量分析技术将会持续被广泛应用在各个领域，以服务更多的企业及科研领域。
⏹ 原理及普适公式目的是在物相鉴定基础上，测定物质中各相含量。
根据衍射强度与该物质参与衍射的体积或重量的增加而增加关系(非线性)。
表示为n 相混合物中，j 相某衍射线的强度与参与衍射的该相的体积V j 或重量分数W j 的关系式：mj nj j j j j j W V CK I μρ∑==1/mj nj j j j j j W W CK I μρ∑==1/为定量分析普适公式(Alexander 定量分析公式)，其中常数213213424⋅=λπc m e I r C o强度因子Mhkl hklj e coa k P F K 222202sin 2cos 11-⋅⋅+=θθθν结构因子)(212i i i lz hy hx i ni i hkle f F++-=∑=π（i 为晶胞中原子）注意：公式中，因各相μm 不同，每相V j 或W j 的变化引起μm 总体变化，导致I j ~V j 或W j 的非线性。
由处理K j 与总体μm 的不同引伸出多种定量分析方法，以满足实际需求，此处介绍常用方法。
Rietveld 无标样定量方法将专论。
试样要求：晶粒足够细，大小相当，混合均匀，无择优取向等。
⏹ 外标法要纯标样，它不加到待测样中，该法实用于大批量试样中某相定量测量。
要在相同的实验条件，测选定的同一衍射线强度。
① 当 μm 均同（同素异构）j jmjs s js j mj nj j jj j js jw C W C W CK W W CK I I ==⋅=∑='')()(1μρμρ∵μm 均同，∑=1j W （对待测样相），对纯相 1=js W ② 当μm 不同时a ）对两相混合物i 、j ，用j 相作外标可导出 [])(mi mj j mj js mj j j I I I W μμμμ--=其中μmi , μmj 已知，I j 和I js 可测，从而可计算出j 相在混合相中的重量百分数w j，如mi mj μμ= 既为上例。
xrd计算物相含量方法一、引言X射线衍射是一种常用的非破坏性分析技术，可用于研究晶体结构和物相含量。
物相含量是指样品中各个晶相的相对比例。
通过XRD 技术，可以获取样品的衍射图谱，然后利用定量相分析方法计算出各个晶相的含量。
二、XRD技术原理XRD技术基于布拉格定律，即当入射X射线与晶面发生衍射时，满足2d sinθ = nλ的关系，其中d为晶面间距，θ为衍射角，n为整数，λ为入射X射线的波长。
通过测量衍射角θ和入射X射线波长λ，可以确定晶面间距d。
三、定量相分析方法1. 标准曲线法标准曲线法是一种常用的定量相分析方法。
首先，制备一系列已知物相含量的标准样品，并进行XRD测量，得到它们的衍射图谱。
然后，测量待测样品的衍射图谱，并将其与标准样品的衍射图谱进行比较。
根据衍射峰的强度和位置，可以推算出待测样品中各个物相的含量。
2. RIR法RIR（Rietveld Internal Standard Relative Intensity Ratio）法是一种基于内标法的定量相分析方法。
该方法通过在样品中添加已知物相含量的内标物质，来确定待测样品中各个物相的含量。
内标物质与待测样品的衍射峰强度之比称为相对强度比。
通过测量待测样品和内标物质的衍射图谱，可以计算出相对强度比，从而得到物相含量。
3. Rietveld法Rietveld法是一种基于全谱拟合的定量相分析方法。
该方法通过将样品的整个衍射图谱与已知物相的理论衍射图谱进行拟合，来确定样品中各个物相的含量。
利用最小二乘法，调整各个物相的相对比例和晶体结构参数，使得拟合曲线与实际衍射图谱最为接近。
通过对拟合参数的优化，可以得到物相含量。
四、注意事项1. 样品制备要均匀、细致，以保证测量结果的准确性。
2. XRD测量条件要合适，包括入射X射线波长、衍射角范围等。
3. 在计算物相含量时，要考虑样品的晶体结构、晶胞参数等因素，以提高计算精度。
五、总结XRD技术是一种可靠的方法，用于计算物相含量。
