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X射线衍射分析
1 目录
1.摘要·······················································2
2.前言·······················································2
3.X射线及XRD··············································2
4.X射线衍射仪的结构·········································3
5.X射线衍射仪的原理·········································5
X射线衍射原理·········································5
X射线图谱·············································6
6.X射线衍射法···············································7
多晶粉末法·············································7
单晶衍射法············································10
7.X射线衍射法的应用········································11
X射线衍射分析方法在中药鉴定中的应用··················11
X射线衍射仪在岩石矿物学中的应用······················11
8.总结·····················································12
材料科学与工程学院
《材料学科前沿》文献综述
题 目： X射线衍射的应用
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评阅教师：
2012年 4 月 X射线衍射的应用
摘要：X射线是一种穿透性很强的射线，可以观察宏观不可见的现象，进行物相鉴别，微观的检测，真伪鉴定
关键词：材料 加工 仪器
1 前言
X射线衍射可以用作物相分析，精密测定点阵参数，除此之外可以进行古钱币等的真伪鉴别，工件所受的内力，从而检测工件是否合格。
2.1 X射线衍射物相分析
物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面，根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用[1]。
2.1.1 X射线物相分析方法
设样品由N 个物相组成，采用衍射仪测定时，由Alexander 和Klug 导出的N 相中第J 相的衍射强度公式为:
IJ = KJ * VJ / L ( 1)
式中： I J:试样中J 相衍射峰的积分强度
KJ ；强度表达式中与试样的种类、数量均无关的常数项
VJ ：试样中J 相所占的体积百分数
… L：试样的平均吸收系数。
( 1) 式就是X 射线衍射物相定量分析的基本方程。该式说明试样中J 相的衍射强度I J 和J 相所占的体积百分数VJ 成正比, 和样品的平均吸收系数…L 成反比。
若以VM 和LM 分别表示除J 相外试样的体积百分数和平均线吸收系数, 则: …L=
LJVJ + LMVM, 因VJ+ VM = 1 , 故( 1) 式可写成:
I J = KJ VJ * VJ / [( LJ - LM) + LM] ( 2)
X射线衍射在矿物学中的应用
摘要：X射线衍射是测定物质结构的主要分析手段, 广泛应用于物理学、化学、医药学、金属学、材料学、工程技术学、地质学和矿物学。文章综述了粉晶X射线衍射法在矿物学与晶体学领域中的应用。随着测量技术的发展, 粉晶X射线衍射在矿物结晶过程中的研究、矿物表面研究、矿物定量相分析和矿物晶体结构测定方面均有新的发展。
关键词：X射线衍射，矿物学，晶体学
1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。1913年英国物理学家布拉格父子在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名的布拉格方程。.布拉格父子开拓了X 射线晶体结构分析这门新兴学科,从简单的无机化合物和矿物,逐渐发展到有机化合物和生物大分子[1]。
矿物绝大部分是结晶质。对矿物成分、结构和性质的研究是矿物学和晶体学的重要研究内容。X射线衍射分析方法简单、分析成本低、对样品无损、数据稳定、权威性高、分析速度快、分析范围广,已发展成为一项普遍开展的常规分析项目,广泛应用于结晶样品的物相定性、定量分析和结晶度测定以及晶胞参数测定等方面,在晶体学和矿物学研究中被广泛应用[2]。本文简单介绍一下X射线衍射技术在矿物学和晶体学中的应用和发展。
1 矿物定性、定量分析
矿物的X射线定性相分析指的是用粉晶X射线衍射数据对样品中存在的矿物相进行鉴别。其物相分析的理论依据是因为晶体的X射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换, 每种晶体的结构与其X射线衍射图之间都有着一一对应的关系,其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在一起而产生变化。矿物学中的研究经常需要鉴定矿物的组成,特别是混合矿物中含量较少的矿物组分,因此矿物定性分析是粉晶X射线衍射在矿物学研究中的最主要应用。此外,由于天然矿物成因、成分复杂,同族矿物的不同矿物种以及同种矿物的不同变体往往很难用其他方法区分,粉晶X射线衍射便成为最有效的分析方法。矿物粉晶X射线衍射数据库的不断丰富以及计算机检索技术的发展,使矿物的X射线定性相分析更加便捷,而大功率X射线源的出现则使微量矿物的发现与鉴定成为可能。很多粉晶X射线定量相分析方法,如直接分析法、内标法、基体清洗法(K值法)、增量法(冲稀法)、无标样法等,都已被应用于矿物的定量相分析中,但由于矿物标样难以获得以及对样品和实验要求高等原因,相对于定性相分析,矿矿物的粉晶X射线定量相分析应用较少。最近的应用多集中于岩石和土壤中的粘土矿物定量分析方面[3],但由于粘土矿物成分、结构易变,择优取向明显,分析结果误差较大。矿物定性、定量分析的大体过程是：制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化,将待分析物质的衍射花样与之对照,从而确定物质的组成相,
第２ｌ卷第１期 ２ＯＯ７年３月 山西师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｄｏｎ Ｖ０Ｉ．２１ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２ＯＯ７
文章编号：１００９－４４９０（２ｏｏ７）０１－００７２－０５
Ｘ射线衍射技术的发展和应用
杨新萍
（山西师范大学，山西临汾０４１００４）
摘要：ｘ射线衍射技术的应用范围非常广泛，现已渗透到物理、化学、材料科学以及各种工程技术科 学中，成为一种重要的分析方法，本文介绍了ｘ射线衍射的基本原理、主要应用和进展． 关键词：Ｘ射线衍射；晶粒大小；结晶度；应力；点阵参数 中图分类号：∞２２ 文献标识码：Ａ
０引言
物质结构的分析尽管可以采用中子衍射、电子衍射、红外光谱、穆斯堡尔谱等方法，但是ｘ射线衍射 是最有效的、应用最广泛的手段，而且ｘ射线衍射是人类用来研究物质微观结构的第一种方法．ｘ射线衍
射的应用范围非常广泛，现已渗透到物理、化学、地球科学、材料科学以及各种工程技术科学中，成为一种
重要的实验方法和结构分析手段，具有无损试样的优点 ， 。
１ Ｘ射线衍射的基本原理
由于ｘ射线是波长在ｌｏＡ一０．０１Ａ之间的一种电磁辐射，常用的ｘ射线波长约在２．５Ａ～０．５Ａ之
间，与晶体中的原子间距（１Ａ）数量级相同，因此可以用晶体作为ｘ射线的天然衍射光栅，这就使得用ｘ 射线衍射进行晶体结构分析成为可能．
当ｘ射线沿某方向入射某一晶体的时候，晶体中每个原子的核外电子产生的相干波彼此发生干涉． 当每两个相邻波源在某一方向的光程差（△）等于波长 的整数倍时，它们的波峰与波峰将互相叠加而得
到最大限度的加强，这种波的加强叫做衍射，相应的方向叫做衍射方向，在衍射方向前进的波叫做衍射波． Ａ＝０的衍射叫零级衍射，△＝Ａ的衍射叫一级衍射，△＝ｎＡ的衍射叫，ｌ级衍射．，ｌ不同，衍射方向也不同．
在晶体的点阵结构中，具有周期性排列的原子或电子散射的次生ｘ射线间相互干涉的结果，决定了ｘ 射线在晶体中衍射的方向，所以通过对衍射方向的测定，可以得到晶体的点阵结构、晶胞大小和形状等信
