2014第二章光谱方法、原理和应用.ppt

2.5 X射线及光谱 2.5.2WAXD 测试方法 (1)仪器：X射线仪主要由X射线发生源、测角仪、测X射线强度的计数－记录装置； (2)多晶照相法：试样是多晶或非多晶材料，比如：高聚物可能具有非晶态、半晶态； (a) 测纤维、粉末，利用X射线的感光效应，用特制胶 片记录材料的衍射方向和强度。P71图7－7四种聚 集态。 (b)多晶照相法作用：判断试样的结晶状况 I、有无结晶：有结晶－呈环状；无结晶－散射； II、是否择优取向：择优取向－呈环状；部分择优 取向－呈现不连续的环形线条；不择优取向－ 同心环； III、取向程度：环色度、直径。 2.5 X射线及光谱 2.5.2WAXD 测试方法 (3) 多晶衍射仪法 （峰位＝2θ） a.样品厚度1mm，均匀，平整，纤维制成粉末状。 b.衍射强度I和衍射角2θ的关系。P73 图7－10 判断准则： I、有无结晶：有－尖峰，且无肩峰；无－无尖峰； II、有无半晶：有-尖峰＋肩峰； II、是否择优取向：择优－I强度大；不择优－I强 度小。 2.5 X射线及光谱 2.5.3WAXD 应用 (1)物相分析：分析元素间化学结合状态和物质聚集态结构； a.鉴别是否有结晶：有结晶－有尖峰；有半晶－尖峰+肩峰；无结晶－无尖峰。 b.鉴别聚合物：与标准样品的图对比，需2θ的度数。 c.识别晶体类型：与标准样品比较。 (2)结晶度的测定:(尖峰与弥散隆峰之比) 质量结晶度 X c=I c/(I c+k I a) X c－结晶度指数；I c－晶态部分衍射强度（尖峰）； I a－非晶态部分衍射强度（隆峰）； I c－晶态部分衍射强度（尖峰）； k－单位质量非晶态与单位质量结晶态的相对射线系数，约为1； 2.5 X射线及光谱 2.5.3WAXD 应用 (2) 结晶度的测定: X c=Sc/(Sc+Sa)=Sc/S总＝S尖/S总 Sc－晶态面积；Sa－非晶态面积 S总－总面积。 (3) 取向测定：仅对晶区（尺寸在50-500?）分子链取向有效。 取向指数法：假定晶区分子链方向为晶体的轴方向。 取向指数R=[(180°－H)/180°]×100% H由实验获得，单位为角度。 H=0°，R=100%完全取向； H=180°，R=0%完全不取向，即无规。 2.5 X射线及光谱 2.5.3WAXD 应用 (4) 晶粒尺寸测定（受较多因素影响） D=kλ/(βcosθ) λ－单色入射X射线波长； k－系数； β－晶粒尺寸减小造成的衍射峰增宽量； θ－所规定晶面族产生衍射时，入射线与该族晶 面之间的夹角； D－所规定晶面族法线方向的晶粒尺寸。 2.5 X射线及光谱 2.5.4 SAXS WAXD与SAXS的比较： WAXD 测的角度大( 5°) →d小 (零点几纳米到几纳 米); SAXS 测的角度小( 1~2°)→d大(几纳米到几十纳米)。 2.5 X射线及光谱 2.5.5 XPS=ESCA(electron spectroscopy chemical analysis) (1)特点： 取样深度：5~10nm； 能给出不同元素的定量分析。 (2)应用：光电效应 具有一定能量的入射光子同样品中的原子相互作用时，单个光子把它的全部能量交给原子中某壳层上一个未束缚的电子，而该电子把一部分能量用来克服结合能，把余下的作为本身的动力发射成为光电子。 2.5 X射线及光谱 2.5.5 XPS (2)应