材料方法第3章xrd22010.pptVIP

小角X射线散射法 如果试样具有不同电子密度的非周期性结构（晶区和非晶区），则X射线不被相干散射，有波长的改变，这种过程称为漫射X射线衍射效应（简称散射），在小角度上测定，所以又称为小角X射线散射（SAXS）。小角X射线散射是研究纳米尺度微结构的重要手段. 通过对小角X射线散射图或散射曲线的计算和分析即可推导出微结构的形状、 大小、分布及含量等信息。这些微结构可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子结构等，适用的样品可以是气体、液体、 固体。同时，由于X射线具有穿透性，SAXS信号是样品表面和内部众多散射体的统计结果。相对于其它纳米尺度分析表征手段，如SEM、TEM、AFM而言，SAXS具有结果有统计性、测试快速、无损分析、制样简单、适用范围广等优点。 2.4 样品的制备方法简介 （1）粉体样品的制备 一般要求粉体样品的颗粒度大小在0.1-10 μm范围 在选择参比物质时，尽可能选择结晶完好，晶粒小于5 μm，吸收系数小的样品，如MgO、Al2O3、SiO2等，一般可以采用压片，胶带粘以及石蜡分散的方法进行制样。 样品制备均匀 （2）薄膜样品的制备 具有比较大的面积，薄膜比较平整以及表面粗糙度要小 （3）特殊样品的制备 对于样品量比较少的粉体样品，一般可采用分散在胶带纸上黏结或者分散在石蜡油中形成石蜡糊的方法进行分析。使用胶带时应注意选用本身对X射线不产生衍射的胶带纸。制样过程中要求样品尽可能分散均匀 （1）点阵常数的测定 X射线测定点阵常数是一种间接方法，它直接测量的是某一衍射线条对应的θ角，然后通过晶面间距公式、布拉格公式计算出点阵常数。以立方晶体为例，其晶面间距公式为： 根据布拉格方程2dsinθ=λ，则有： λ是入射特征X射线的波长。干涉指数是整数无所谓误差。影响点阵常数精度的关键因素是sinθ。 直线外推法 如果所测得的衍射线条θ角趋近90°，那么误差（△a/a）趋近于0。 但是，要获得θ=90°的衍射线条是不可能的。于是人们考虑采用“外推法”来解决问题。 所谓“外推法”是以θ角为横坐标，以点阵常数a为纵坐标；求出一系列衍射线条的θ角及其所对应的点阵常数a；在所有点阵常数a坐标点之间作一条直线交于θ=90°处的纵坐标轴上，从而获得θ=90°时的点阵常数，这就是精确的点阵常数。 柯亨法 直线图解外推法仍存在一些问题。首先在各个坐标点之间划一条最合理的直线同样存在主观因素；其次坐标纸的刻度不可能很精确。 为避免这些问题，另一种方法是采用最小二乘法。这种实验数据处理的数学方法是由柯亨(M.U.Cohen)最先引入到点阵常数精确测定中的，所以也常常称之柯亨法。 (2) X射线物相分析 确定材料的组成元素及其含量；确定这些元素的存在状态，即是什么物相。 成份分析：化学分析、光谱分析、X射线荧光分析等。 物相分析或结构分析：X射线衍射分析。 X射线物相定性分析原理 各种物质都有自己特定的结构参数（点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等），结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质。 当多种物质同时衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加。它们互不干扰，相互独立，逐一比较就可以在重叠的衍射花样中剥离出各自的衍射花样，分析标定后即可鉴别出各自物相。 1938年Hanawalt公布了，并将其上千种物质的X射线衍射花样分类，给出每种物质三条最强线的面间距索引（称为Hanawalt索引）。 1941年美国材料实验协会（The American Society for Testing Materials，简称ASTM）提出推广，将每种物质的面间距d和相对强度I/I1及其他一些数据以卡片形式出版（称ASTM卡。 1969年起，由ASTM和英、法、加拿大等国家的有关协会组成国际机构的“粉末衍射标准联合委员会”，负责卡片的搜集、校订和编辑工作，所以，以后的卡片成为粉末衍射卡（the Powder Diffraction File），简称PDF卡，或称JCPDS卡（the Joint Committee on Powder Diffraction Standard）。 粉末衍射卡的组成 粉末衍射卡（简称ASTM或PDF卡）卡片的形式如图所示 粉末衍射卡的组成 1栏：卡片序号。 2栏： 1a、1b、1c是最强、次强、再次强三强线的面间距。 2a、2b、2c、2d分别列出上述各线条以最强线强度(I1)为100时的相对强度I/I1。 3栏： 1d是试样的最大面间距和