现代材料检测第五章多晶体物相分析.ppt

,多晶体的物相分析,&1 概 述,定性分析：确定物相定量分析：确定物相的含量（衍射线条的位置和强度）,X射线物相分析,利用X射线衍射的方法对试样中由各种元素形成的具有确定结构的化合物（物相），进行定性和定量分析。X射线物相分析给出的结果，不是试样的化学成分，而是由各种元素组成 的具有固定结构的物相。,&2 物相的定性分析,1.基本原理2.PDF卡片3.PDF卡片索引4.分析方法5.计算机自动检索,1.基本原理,目的:判定物质中的物相组成,粉末晶体X射线物相定性分析是根据晶体对X射线的衍射特征即衍射线的位置及强度来达到鉴定结晶物质的目的,原理：1）结晶物质有自己独特的衍射花样（d 和和 I），特定晶体结构与衍射花样一一对应;2）多种结晶状物质混合或共生的衍射花样也只是简单叠加，互不干扰，相互独立。,方法：将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较，从而判定未知物相。,定性相分析的判据,通常用d（晶面间距表征衍射线位置）和I（衍射线相对强度）的数据代表衍射花样。用d-I数据组作为定性相分析的基本判据。,定性相分析方法是将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组（PDF卡片）进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。,2.PDF卡片,1).PDF卡片简介；2).PDF卡片结构图；3).PDF卡片组成,1).PDF卡片简介,1938年，开始制备衍射数据卡片1942年，ASTM卡片1969年，“粉末衍射标准联合委员会”，编辑和出版粉末衍射卡片，称为PDF卡片（The Powder Diffraction File）。,PDF卡片,PDF卡片形式,10,NaCl衍射图谱,PDF NaCl 05-0628,2).PDF卡片结构图,卡片序号 组号卡片在组内的序号衍射花样中三条最强衍射线对应的面间距，各衍射线的相对强度，其中最强线的强度为100.可能测到的最大面间距,3).PDF组成,物相的化学式和英文名称。在化学式之后常有一个数字和大写英文字母的组合说明。数字表示单胞中的原子数；英文字母表示布拉菲点阵类型：C简单立方；B体心立方；F面心立方；T简单正方；U体心正方；R简单菱方；H简单六方；O简单斜方；Q底心斜方；S面心斜方；M简单单斜；N底心单斜；Z简单三斜。,右上角的符号标记表示：数据高度可靠；i已指标化和估计强度，但可靠性不如前者；O可靠性较差；C衍射数据来自理论计算。,试验条件 Rad.辐射种类（如Cu K);波长；Filter滤波片；Dia.相机直径；Cut off相机或测角仪能测得的最大面间距；Coll光阑尺寸；I/I1衍射强度的测量方法；d corr.abs.?所测值是否经过吸收校正；Ref参考资料晶体学数据 Sys.晶系；S.G空间群;a0、b0、c0，、晶胞参数；A=a0/b0，C=c0/b0；Z晶胞中原子或分子的数目；Ref参考资料。,物相的物理性质（光学性质）、n、折射率；Sign光性正负；2V光轴夹角；D密度；mp熔点；Color颜色；Ref参考资料。试样来源、制备方式及化学分析数据有时亦注明升华点（S.P.），分解温度（D.T.），转变点（T.P.），摄照温度等。d值序列。（衍射位置的先后顺序）,3.PDF卡片的索引,PDF卡片索引PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片中迅速查到所需要的PDF卡片的工具书。由JCPDS编辑出版手册有：Hanawalt无机物检索手册；有机相检索手册；无机相字母索引；Fink无机索引；矿物检索手册等品种。,两 类：以物质的名称为索引（字母）以d值为索引,Hanawalt无机相数值索引,数值d索引卡片的样式如下：,索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引中占一横行。每个条目中的内容包括：衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学式，卡片编号，参比强度（I/Ic）。索引说明：,Hanawalt无机相数值索引,Hanawalt索引说明（一）,每个条目中，衍射线的相对强度分为10个等级，最强线为100用表示，其余者均以小10倍的数字表示，写在面间距d值的右下角处。参比强度I/I是被测相与刚玉按11重量配比时，被测相最强线峰高与刚玉最强线峰高之比。,Hanawalt索引说明（二）,整个手册将面间距d值，从大于10.00到1.0A分成45组（1982年版本）。每组的d值连同它的误差标写在每页的顶部。每个条目由第一处面间距d1值决定它应属于哪一组。每组内按d2值递减顺序编排条目，对d2值相同的条目，则按d1值递减顺序编排。不同的d值对应误差：,Hanawalt索引说明（三）,1980年版本编排规则为：（1）对I3/I20.75的相，以d1d2的编排顺序出现一次；（2）对I3/I20.75和I2/I10.75和I2/I10.75的相，以d1d2，d1d3和d2d3的编排顺序出现三次。,Hanawalt索引说明（四）,1982年版本又作了进一步改进，它的编排规则为：（1）所有的相最少都以的编排顺序出现一次；（2）对I2/I10.75和I3/I1 0.75的相，以d1d2和d1d3的编排顺序出现二次；（3）对I3/I1 0.75和I4/I1 0.75的相，以d1d2，d2d1 和d3 d1的编排顺序出现三次；（4）对I4/I1 0.75的相，以d1d2，d2d1，d3 d1和d4 d1的编排顺序出现四次；,无机相字母索引,字母索引卡样式：,无机相字母索引,这种索引是按照物相英文名称的第一个字母为顺序编排条目。每个条目占一横行。物相的英文名称写在最前面，其后，依次排列着化学式，三强线的d值和相对强度，卡片编号，最后是参比强度（I/Ic）。,4.分析方法,定性相分析一般要经过以下步骤：（1）获得衍射花样：衍射仪法。（2）计算南间距d值和测定相对强度I/I1值（I1为最强线的强度）：定性相分析以2 90的衍射线为主要依据。（3）检索PDF卡片：人工检索或计算机检索(三强线)。（4）最后判定：判定唯一准确的PDF卡片。,5.计算机自动检索,计算机自动检索主要由建立数据文件库和检索匹配两部分组成。1.建立检索匹配2.数据文件库,定性相分析流程图,CuSO4nH2O at 50 C and varying humidity,定性分析方法举例（）,定性分析方法举例（二）,物相定性分析所应注意问题,（1）一般在对试样分析前，应尽可能详细地了解样品的来源、化学成分、工艺状况，仔细观察其外形、颜色等性质，为其物相分析的检索工作提供线索。（2）尽可能地根据试样的各种性能，在许可的条件下将其分离成单一物相后进行衍射分析。（3）由于试样为多物相化合物，为尽可能地避免衍射线的重叠，应提高粉末照相或衍射仪的分辨率。（4）对于数据d值，由于检索主要利用该数据，因此处理时精度要求高，而且在检索时，只允许小数点后第二位才能出现偏差。（5）特别要重视低角度区域的衍射实验数据，因为在低角度区域，衍射所对应d值较大的晶面，不同晶体差别较大，衍射线相互重叠机会较小。（6）在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致地进行检索，力求全部数据能合理解释，但有时也会出现少数衍射线不能解释的情况。（7）在物相定性分析过程中，尽可能地与其它的相分析结合起来，互相配合，互相印证。,