第五讲-xrd 定量和宽化法测定晶粒尺寸课件.ppt

μm与原子序数和波长 化合物和固溶体Compound and solid solution X射线衍射物相定量分析 定量特征线 参考物选择原则 化学性质稳定、成分和晶体结构简单，衍射线少而强，不与其它衍射线重叠； 加入量原则上按参考物定量线与待测相定量线强度相近，一般以5～20％为宜。必须混合均匀。 参考物定量线选择除除不重叠最强线原则外，应尽量靠近待测相定量线。 常用参考物：NaCl， CaF2， MgO， ZnO,Al2O3,quartz等 内标法优点 2.3 k值法（基体冲洗法） 外标法消除常数KC的影响，内标法消除吸收系数，两者都要工作曲线； 折合强度:定量特征线衍射强度除以k值，混合物中任意两相含量之比等于其折合强度之比。 定量分析参考文献 吴学权、付国飞、李祖刚 编. X射线衍射技术讲义，南京化工学院，1994 苗春省 著. X射线定量分析方法及应用， 布拉格方程理想条件 完整理想晶体（无限尺寸、无点、线、面、体缺陷） 严格平行单色光 宽化因素 仪器 （非准焦）双线 晶粒尺寸 晶格应变 * * XRD 位置 背底 强度 峰宽 峰形 晶胞参数 晶粒尺寸 样品组成 仪器信息 结晶程度 指标化 结构类型 晶参测定 结构测定 立方晶系 六方晶系 晶参精确测定 晶粒尺寸测定 物相分析 定性分析 定量分析 Class 4 Class 4 Class 3 Class 1 化工 Class 2 位置 背底 强度 峰宽 峰形 X射线的吸收 通过物质时，X射线能量转变为其它形式的能量而衰减损耗。 边界条件： X=0, I = I0 衰减的程度与所经过物质中的距离成正比 线吸收系数 单位厚度的物体对x射线的吸收， 与吸收体密度成正比。 质量吸收系数 单位质量的物体对x射线的吸收 x射线的波长愈长，或吸收体的原子序数愈大，x射线越容易被吸收。 K为常数 习题：试计算Cu靶Ka线经过10-3厘米厚的铜薄片和铅 薄片，强度各减弱多少？已知： 计算举例：试问Cu靶Ka线经过10-3厘米厚的铜薄片和铅薄片，强度各减弱多少？ 已知 对于x=10-3厘米的铜薄片： 对于x=10-3厘米的铅薄片： 强度减弱 1-0.623=37.7% 强度减弱 1-0.065=93.5% 元素吸收系数与其质量分数乘积之和 物相定量分析的基础 SiO2对Cu Ka线质量吸收系数计算举例： 原子量： Si 28.09， O 16.0； 质量吸收系数： Si 60.6， O 11.5（查表） 已知 则 SiO2质量吸收系数 =(28.09*60.6 + 16*11.5)/(28.09 + 16.0) = 34.45 cm2/g …… (1) §1 . X射线定量分析基础 方法：衍射仪法 条件：样品无限大、无择优取向、 2?入射＝2? 反射、无单色器 。 纯物相某一衍射峰的强度 I ： 令物理常数K： 令与结构有关的部分R： 则某一衍射峰的强度I ： 混合物的线吸收系数： 混合物i相的体积百分比： …… (3) …… (4) 则多相混合物某相某一衍射峰的强度Ii ： …… (2) Ii由实验可得，关键求出 KCi 和 可建立多相混合物某i相的重量百分比ωi与其某一衍射峰的强度 Ii 的基本关系式： …… (5) 将(3)和(4)代入(2)， (3) (4) (2) …… (6) Ii由实验可得，关键求出 KCi 和 ，混合物质量吸收系数。 基本依据：混合物中各物相衍射强度随该相含量的的增加而提高，但由于各相吸收系数的不同，其衍射强度 I 并不正比于含量，而需要修正。 或 2.1 直接分析法（外标法、纯品标准法） §2 . X射线定量分析方法 混合物中某相定量特征线与该相纯物质同一线的强度相比较。原则上只能用于两相系统 配制一系列A相含量已知的混合物， 工作曲线法： 在完全相同的实验条件下测定定量特征线强度， 强度比相对于含量作图（标准曲线） 未知样品同样条件下测定量线强度，查标准曲线 Iquartz/IS 石英含量/% 石英－氧化铍 石英－方石英 石英－氯化钾 基体吸收效应 两相吸收系数已知时，可利用公式直接计算相含量 使用条件：所有实验条件必须完全相同；两元系统 直接计算法： 代入 可求得两相含量 原理： 新混合物中某相定量特征线与内标物质的强度相比 混合物中任意两相相定量特征线强度之比为 2.2 内标法（Alexander,1948) 把一定量的某种给定物相S（内标物）加入 未知待测样中，构成新的复合试样，从而进行定量分析。 内标法方法：多相混合物 工作曲线法 求试样中某一相A含量时，预先用A相纯物质配制一系列A含量已知标样， 在每一克标样中掺加等量参考物S，混合均匀后制得新标样 由强度