Huangck

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2 [ 一 般 问 题 ] 做 XRD 有 什 么 用 途 啊, 能 看 出 其 纯 度? 还 是 能 看 出 其 中 含 有 某 种 官 能 团? X 射 线 照 射 到 物 质 上 将 产 生 散 射 晶 态 物 质 对 X 射 线 产 生 的 相 干 散 射 表 现 为 衍 射 现 象, 即 入 射 光 束 出 射 时 光 束 没 有 被 发 散 但 方 向 被 改 变 了 而 其 波 长 保 持 不 变 的 现 象, 这 是 晶 态 物 质 特 有 的 现 象 绝 大 多 数 固 态 物 质 都 是 晶 态 或 微 晶 态 或 准 晶 态 物 质, 都 能 产 生 X 射 线 衍 射 晶 体 微 观 结 构 的 特 征 是 具 有 周 期 性 的 长 程 的 有 序 结 构 晶 体 的 X 射 线 衍 射 图 是 晶 体 微 观 结 构 立 体 场 景 的 一 种 物 理 变 换, 包 含 了 晶 体 结 构 的 全 部 信 息 用 少 量 固 体 粉 末 或 小 块 样 品 便 可 得 到 其 X 射 线 衍 射 图 XRD(X 射 线 衍 射 ) 是 目 前 研 究 晶 体 结 构 ( 如 原 子 或 离 子 及 其 基 团 的 种 类 和 位 置 分 布, 晶 胞 形 状 和 大 小 等 ) 最 有 力 的 方 法 XRD 特 别 适 用 于 晶 态 物 质 的 物 相 分 析 晶 态 物 质 组 成 元 素 或 基 团 如 不 相 同 或 其 结 构 有 差 异, 它 们 的 衍 射 谱 图 在 衍 射 峰 数 目 角 度 位 置 相 对 强 度 次 序 以 至 衍 射 峰 的 形 状 上 就 显 现 出 差 异 因 此, 通 过 样 品 的 X 射 线 衍 射 图 与 已 知 的 晶 态 物 质 的 X 射 线 衍 射 谱 图 的 对 比 分 析 便 可 以 完 成 样 品 物 相 组 成 和 结 构 的 定 性 鉴 定 ; 通 过 对 样 品 衍 射 强 度 数 据 的 分 析 计 算, 可 以 完 成 样 品 物 相 组 成 的 定 量 分 析 ; XRD 还 可 以 测 定 材 料 中 晶 粒 的 大 小 或 其 排 布 取 向 ( 材 料 的 织 构 )... 等 等, 应 用 面 十 分 普 遍 广 泛 目 前 XRD 主 要 适 用 于 无 机 物, 对 于 有 机 物 应 用 较 少 关 于 XRD 的 应 用, 在 [ 技 术 资 料 ] 栏 目 下 有 介 绍 更 详 细 的 文 章, 不 妨 再 深 入 看 看 如 何 由 XRD 图 谱 确 定 所 做 的 样 品 是 准 晶 结 构?XRD 图 谱 中 非 晶 准 晶 和 晶 体 的 结 构 怎 么 严 格 区 分? 三 者 并 无 严 格 明 晰 的 分 界 在 衍 射 仪 获 得 的 XRD 图 谱 上, 如 果 样 品 是 较 好 的 " 晶 态 " 物 质, 图 谱 的 特 征 是 有 若 干 或 许 多 个 一 般 是 彼 此 独 立 的 很 窄 的 " 尖 峰 "( 其 半 高 度 处 的 2θ 宽 度 在 0.1 ~0.2 左 右, 这 一 宽 度 可 以 视 为 由 实 验 条 件 决 定 的 晶 体 衍 射 峰 的 " 最 小 宽 度 ") 如 果 这 些 " 峰 " 明 显 地 变 宽, 则 可 以 判 定 样 品 中 的 晶 体 的 颗 粒 尺 寸 将 小 于 300nm, 可 以 称 之 为 " 微 晶 " 晶 体 的 X 射 线 衍 射 理 论 中 有 一 个 Scherrer 公 式, 可 以 根 据 谱 线 变 宽 的 量 估 算 晶 粒 在 该 衍 射 方 向 上 的 厚 度 非 晶 质 衍 射 图 的 特 征 是 : 在 整 个 扫 描 角 度 范 围 内 ( 从 2θ 1 ~2 开 始 到 几 十 度 ) 只 观 察 到 被 散 射 的 X 射 线 强 度 的 平 缓 的 变 化, 其 间 可 能 有 一 到 几 个 最 大 值 ; 开 始 处 因 为 接 近 直 射 光 束 强 度 较 大, 随 着 角 度 的 增 加 强 度 迅 速 下 降, 到 高 角 度 强 度 慢 慢 地 趋 向 仪 器 的 本 底 值 从 Scherrer 公 式 的 观 点 看, 这 个 现 象 可 以 视 为 由 于 晶 粒 极 限 地 细 小 下 去 而 导 致 晶 体 的 衍 射 峰 极 大 地 宽 化 相 互 重 叠 而 模 糊 化 的 结 果 晶 粒 细 碎 化 的 极 限 就 是 只 剩 下 原 子 或 离 子 这 些 粒 子 间 的 " 近 程 有 序 " 了, 这 就 是 我 们 所 设 想 的 " 非 晶 质 " 微 观 结 构 的 场 景 非 晶 质 衍 射 图 上 的 一 个 最 大 值 相 对 应 的 是 该 非 晶 质 中 一 种 常 发 生 的 粒 子 间 距 离 介 于 这 两 种 典 型 之 间 而 偏 一 些 " 非 晶 质 " 的 过 渡 情 况 便 是 " 准 晶 " 态 了 在 做 X 射 线 衍 射 时, 如 果 用 不 同 的 靶, 例 如 用 铜 靶 或 者 Cr 靶, 两 者 的 谱 图 会 一 样 吗? 如 果 不 同 的 话, 峰 的 位 置 和 强 度 有 啥 变 化 吗? 有 规 律 吗? 不 同 的 靶, 其 特 征 波 长 不 同 衍 射 角 ( 又 常 称 为 Bragg 角 或 2θ 角 ) 决 定 于 实 验 使 用 的 波 长 (Bragg 方 程 ) 使 用 不 同 的 靶 也 就 是 所 用 的 X 射 线 的 波 长 不 同, 根 据 Bragg 方 程, 某 一 间 距 为 d 的 晶 面 族 其 衍 射 角 将 不 同, 各 间 距 值 的 晶 面 族 的 衍 射 角 将 表 现 出 有 规 律 的 改 变 因 此,

3 使 用 不 同 靶 材 的 X 射 线 管 所 得 到 的 衍 射 图 上 的 衍 射 峰 的 位 置 是 不 相 同 的, 衍 射 峰 位 置 的 变 化 是 有 规 律 的 而 一 种 晶 体 自 有 的 一 套 d 值 是 其 结 构 固 有 的 可 以 作 为 该 晶 体 物 质 的 标 志 性 参 数 因 此, 不 管 使 用 何 种 靶 材 的 X 射 线 管, 从 所 得 到 的 衍 射 图 获 得 的 某 样 品 的 一 套 d 值, 与 靶 材 无 关 衍 射 图 上 衍 射 峰 间 的 相 对 强 度 主 要 决 定 于 晶 体 的 结 构, 但 是 由 于 样 品 的 吸 收 性 质 也 和 入 射 线 的 波 长 有 关 因 此 同 一 样 品 用 不 同 靶 所 取 得 的 图 谱 上 衍 射 峰 间 的 相 对 强 度 会 稍 有 差 别, 与 靶 材 有 关 重 温 一 下 布 拉 格 公 式 和 衍 射 的 强 度 公 式, 您 的 问 题 答 案 全 都 有 了 我 想 知 道 不 同 衍 射 角 对 应 的 晶 面, 怎 么 办? 如 果 你 的 图 能 够 找 到 对 应 的 粉 末 衍 射 数 据 卡, 那 么 问 题 就 简 单 了 多 数 的 粉 末 衍 射 数 据 卡 上 面 都 给 出 了 各 衍 射 线 的 衍 射 指 标, 也 就 可 以 知 道 对 应 的 晶 面 了 如 果 是 未 知 晶 体 结 构 的 图, 就 需 要 求 解 各 衍 射 线 的 衍 射 指 标, 这 一 步 工 作 叫 做 " 衍 射 图 的 指 标 化 " 如 自 己 解 决 需 要 具 备 基 础 的 晶 体 学 知 识, 然 后 学 会 一 两 个 指 标 化 的 工 具 软 件 ( 如 treaor90) 进 行 尝 试 对 于 正 交 晶 系 的 晶 胞 参 数, 其 中 a b c 代 表 晶 胞 的 三 个 棱 的 长 度 但 我 不 清 楚 如 何 定 义 a b c 的 方 向, 也 就 是 说 按 照 什 么 依 据 确 定 这 三 条 棱 的 方 向? 是 否 有 明 确 的 规 定 还 是 可 以 任 意 自 定 义? 一 般 来 说 可 以 用 a < b < c 的 定 向 原 则, 其 实, 用 什 么 方 向 都 可 以, 它 们 可 以 通 过 矩 阵 来 转 换 晶 胞 中 的 a,b,c, 分 别 是 三 个 晶 轴 方 向 上 的 单 位 平 移 向 量 的 长 度, 称 为 轴 长, 不 是 " 三 个 棱 " 的 长 度 轴 长 符 号 也 常 用 a0,b0,c0 表 示 轴 长 单 位 常 用?( 埃,Angstrom,=10-10 米 ) 或 纳 米 (nm,=10-9 米 ) 在 晶 体 结 构 中 没 有 " 棱 " 这 样 一 种 说 法, 只 有 晶 体 坐 标 系, 而 这 个 坐 标 系 是 用 a,b,c,α,β,γ 六 个 参 数 来 表 示 的,α,β,γ 分 别 代 表 三 个 轴 间 的 夹 角 而 " 晶 棱 " 是 指 晶 体 的 外 形 的 棱 边 所 以 说 "a b c 代 表 晶 胞 的 三 个 棱 的 长 度 " 是 错 误 的 如 何 计 算 晶 胞 体 积? 比 如 说 我 想 计 算 二 氧 化 锆 四 方 晶 相 的 晶 胞 体 积, 甚 至 是 各 个 晶 胞 参 数, 怎 么 用 这 个 软 件 来 具 体 处 理 一 下 呢? 首 先, 你 要 有 相 应 的 晶 体 学 方 面 的 知 识 这 些 软 件 是 为 我 们 处 理 一 些 晶 体 学 上 的 一 些 问 题 服 务, 所 以, 你 不 能 抛 开 晶 体 学 去 使 用 软 件 有 了 一 些 必 要 的 晶 体 学 知 识 之 后, 你 再 去 学 习 使 用 这 些 软 件, 这 样 你 才 能 看 懂 help 里 的 内 容 对 于 你 现 在 所 讲 的 这 个 晶 胞 体 积 的 问 题, 实 际 上 也 就 是 晶 胞 参 数 精 确 测 定 的 问 题, 因 为 晶 胞 参 数 精 确 测 定 了 之 后, 晶 胞 体 积 自 然 就 知 道 了 有 什 么 软 件 能 根 据 分 数 坐 标 画 出 晶 体 的 空 间 结 构? 就 是 有 八 面 体 或 者 四 面 体 的 那 种 根 据 晶 体 的 结 构 结 构 数 据, 用 diamond 或 atoms 等 专 业 的 晶 体 结 构 绘 图 软 件 便 可 画 出 晶 体 的 空 间 结 构 六 角 结 构 的 晶 体 在 生 长 时 它 的 内 在 的 优 先 生 长 方 向 是 哪 一 个? 一 般 来 说 晶 体 沿 短 轴 方 向 生 长 速 度 快, 垂 直 于 长 轴 方 向 的 晶 面 密 度 较 大, 从 能 量 的 角 度 说, 当 晶 体 生 长 时, 这 样 的 格 位 更 稳 定 一 些 在 X 射 线 测 量 中 ( 三 方 晶 系 ) 通 常 给 出 的 都 是 六 方 的 晶 格 常 数 例 如 a=b=5.741, c=7.141, 夹 角

4 分 别 为 120,120,90 现 在 我 想 把 它 换 算 成 三 方 结 构 的 晶 格 常 数 a=b=c=?, 夹 角 a=? 你 是 通 过 对 衍 射 数 据 指 标 化 得 出 的 六 方 晶 格 常 数, 还 是 从 文 献 得 到 的? 如 果 你 的 晶 胞 是 菱 方 格 子, 那 么 用 六 方 定 向 和 菱 方 定 向 是 一 样 的 梁 敬 魁 的 粉 末 衍 射 法 测 定 晶 体 结 构 中 有 公 式 可 以 由 三 方 转 六 方, 或 六 方 转 三 方 如 何 知 道 晶 体 中 原 子 坐 标? 做 单 晶 X- 射 线 衍 射 才 能 得 到 原 子 的 坐 标 除 了 四 圆 外,CCD 也 可 进 行 单 晶 X- 射 线 衍 射 如 何 根 据 X 射 线 衍 射 数 据 计 算 晶 粒 尺 寸 晶 格 常 数 和 畸 变, 用 什 么 理 论 和 公 式? 根 据 衍 射 峰 的 峰 形 数 据 可 以 计 算 晶 粒 尺 寸 晶 格 常 数 和 畸 变 在 衍 射 峰 的 宽 化 仅 由 于 晶 粒 的 细 小 产 生 的 情 况 下, 根 据 衍 射 峰 的 宽 化 量 应 用 Scherrer 公 式 便 可 以 估 算 晶 粒 在 该 衍 射 方 向 上 的 厚 度 你 如 果 需 要 做 这 方 面 的 计 算, 需 要 增 加 一 些 入 门 知 识, 在 本 网 页 上 你 就 能 够 找 到 一 些 有 关 资 料 的 [X 射 线 小 角 衍 射 和 X 射 线 小 角 散 射 ] 小 角 X 射 线 散 射 (Small Angle X-ray Scattering) 和 小 角 X 射 线 衍 射 (Small angle x-ray diffraction) 是 一 回 事 吗? 早 期 小 角 X 射 线 散 射 仅 指 超 细 颗 粒 在 低 角 度 范 围 ( 常 指 2θ<20 ) 上 的 X 射 线 散 射, 而 现 在, 小 角 X 射 线 散 射 通 指 在 低 角 度 范 围 ( 常 指 2θ<10 ~20 ) 的 X 射 线 散 射 X- 射 线 照 射 到 晶 体 上 发 生 相 干 散 射 ( 存 在 位 相 关 系 ) 的 物 理 现 象 叫 衍 射, 即 使 发 生 在 低 角 度 也 是 衍 射 例 如, 某 相 的 d 值 为 31.5A, 相 应 衍 射 角 为 2.80 (Cu-Kα), 如 果 该 相 有 很 高 的 结 晶 度,31.5A 峰 还 是 十 分 尖 锐 的 薄 膜 也 能 产 生 取 决 于 薄 膜 厚 度 与 薄 膜 微 观 结 构 的 集 中 在 小 角 范 围 内 的 X 射 线 衍 射 在 这 些 情 况 下, 样 品 的 小 角 X 射 线 散 射 强 度 主 要 来 自 样 品 的 衍 射, 称 之 为 小 角 X 射 线 衍 射 对 这 类 样 品, 人 们 关 心 的 是 其 最 大 的 d 值 或 者 是 薄 膜 厚 度 与 结 构, 必 须 研 究 其 小 角 X 射 线 衍 射 X- 射 线 照 射 到 超 细 粉 末 颗 粒 ( 粒 径 小 于 几 百 埃, 不 管 其 是 晶 体 还 是 非 晶 体 ) 也 会 发 生 相 干 散 射 现 象, 也 发 生 在 低 角 度 区 但 是 由 微 细 颗 粒 产 生 的 相 干 散 射 图 的 特 征 与 上 述 的 由 超 大 晶 面 间 距 或 薄 膜 产 生 的 小 角 X 射 线 衍 射 图 的 特 征 完 全 不 同 小 角 衍 射, 一 般 应 用 于 测 定 超 大 晶 面 间 距 或 薄 膜 厚 度 以 及 薄 膜 的 微 观 周 期 结 构 周 期 排 列 的 孔 分 布 等 问 题 ; 小 角 散 射 则 是 应 用 于 测 定 超 细 粉 体 或 疏 松 多 孔 材 料 孔 分 布 的 有 关 性 质 X- 射 线 照 射 到 样 品 上 还 会 发 生 非 相 干 散 射, 其 强 度 分 别 也 主 要 集 中 在 在 低 角 度 范 围, 康 普 顿 散 射 就 属 于 此 类, 其 结 果 是 增 加 背 景 哪 里 能 得 到 小 角 X 射 线 衍 射 的 系 统 理 论 包 括 书 文 献 技 术 软 件? 1. 张 晉 远 等, X 射 线 小 角 散 射. 高 等 教 育 出 版 社, 北 京, Y. Xiang, et al. Materials Characterization, 2000, 44(4-5): 我 现 在 做 介 孔 材 料 介 孔 ( 孔 径 2-50nm) 在 材 料 中 成 有 序 排 列, 象 晶 格 一 样 的 排 列 在 材 料 中, 孔 壁 材 料 为 非 晶 相 为 什 么 XRD 能 粗 测 孔 与 孔 的 间 距? 我 了 解 到 的 是, 孔 成 有 序 排 列, 所 以 在 小 角 度 会 有 衍 射 峰,(001) 面 的 峰 值 和 孔 径 有 关 但 我 不 知 道 为 什 么? 跟 长 周 期 有 关 : 大 的 孔 需 要 大 的 周 期, 或 者 说 是 " 孔 面 " 间 距, 类 似 于 " 晶 面 间 距 " " 孔 " 意 味 晶 体 中 该 区 域 没 有 原 子 填 充, 没 有 填 充 原 子 就 无 衍 射 峰 而 孔 洞 的 边 界 是 原 子 紧 密 排 列 的, 原 子 密 度 相 对 较 高, 对 应 产 生 较 强 的 衍 射, 强 度 较 大 大 孔 孔 径 大, 空 间 重 复 周 期 大 ( 即 长 周 期 ), 对 应 的 晶 面 距 大, 产 生 的 衍 射 在 小 角 区 所 说 的 (001) 有 强 线 对 应 的 材 料 的 晶 体 C 轴 较 长, 如 果 第 一 线 是 (100) 则 A 轴 较 长

5 [ 关 于 粉 末 衍 射 数 据 库 的 问 题 ] PDF2 卡 片 与 JCPDS 卡 有 什 么 区 别? 是 同 一 个 东 西! PDF2 是 ICDD (International Centre for Diffraction Data) 的 产 品,ICDD 的 前 身 为 JCPDS (Joint Committee on Poder Diffraction Standards) 为 什 么 我 用 pcpdfwin 查 到 的 电 子 PDF 卡 和 我 在 学 校 图 书 馆 查 的 PDF 卡 不 同, 卡 号 都 是 一 样 的, 可 相 对 强 度 值 不 一 样, 这 是 为 什 么? 相 对 强 度 是 估 计 的, 有 误 差 是 正 常 的, 可 能 是 数 据 的 来 源 有 所 不 同 造 成 的, 还 有 要 注 意, 由 于 卡 片 制 作 后 就 不 能 改, 所 以 有 的 卡 片 被 后 来 的 结 果 修 正 了, 这 在 印 制 的 卡 片 上 是 没 有 这 种 信 息 的, 但 在 数 据 库 中 的 卡 片 则 有 说 明, 哪 些 卡 片 已 经 被 删 除 衍 射 卡 片 里 面 相 对 强 度 怎 么 有 的 大 于 100?( 比 如 为 999) 粉 末 衍 射 卡 的 强 度 数 据 以 相 对 强 度 提 供, 一 般 以 最 强 线 为 100 但 是 计 算 的 粉 末 衍 射 数 据 最 强 峰 的 强 度 值 取 作 999 其 实 相 对 强 度 的 数 值 并 不 重 要, 您 只 要 把 最 大 的 当 作 100, 其 它 的 与 之 比 较 就 可 以 了, 比 如 999 当 作 100 那 么 500 就 是 50,353 就 是 35, 在 这 里 因 为 是 估 计, 有 误 差 也 没 有 关 系 了 同 一 种 物 质 对 应 着 两 张 卡 片, 这 正 常 吗? 这 很 正 常, 两 张 卡 片 是 在 不 同 的 时 间 或 由 不 同 的 人 做 的 你 可 以 按 卡 片 号 调 出 卡 片, 卡 片 上 就 可 以 查 到 卡 片 数 据 出 处 的 原 始 文 献 在 X 射 线 粉 末 衍 射 的 数 据 表 中,Peak List 中 有 Rel.Int.[%],Pattern List 中 有 Scale Fac, 请 问 "Rel.Int.[%]","Scale Fac" 代 表 的 意 义 "Rel.Int.[%]" 的 意 思 是 " 相 对 强 度,%","Scale Fac" 是 ( 强 度 )" 比 例 因 子 " 请 问 哪 里 能 查 到 文 献 上 发 表 的 天 然 产 物 的 晶 体 数 据? ICSD 数 据 库 或 ICDD 的 PDF 数 据 库 除 此 之 外, 还 可 以 在 矿 物 数 据 库 中 和 美 国 矿 物 学 家 晶 体 结 构 数 据 库 中 免 费 查 到, 在 " 晶 体 学 数 据 库 " 栏 目 中 提 供 的 链 接 中 查 [ 物 相 分 析 方 面 的 问 题 ] 样 品 卡 与 标 准 卡 对 比 原 则? 提 供 几 条 原 则 供 大 家 参 考 : 1.. 对 比 d 值 比 对 比 强 度 要 重 要 ; 2. 低 角 度 的 线 要 比 高 角 度 的 线 要 重 要 ; 3. 强 线 比 弱 线 重 要 ; 4. 要 重 视 特 征 线 ; 5. 同 一 个 物 相 可 能 有 多 套 衍 射 数 据, 但 要 注 意 有 的 数 据 是 被 删 除 的 ; 6. 个 别 低 角 度 线 出 现 缺 失 ; 7. 由 于 样 品 择 优 取 向 某 些 线 的 强 度 会 发 生 变 化 ; 8. 有 时 会 出 现 无 法 解 释 的 弱 线, 这 是 正 常 的, 不 能 要 求 把 所 有 的 线 都 得 到 解 释

6 " 要 重 视 特 征 线 ", 那 么 什 么 是 特 征 线?" 同 一 个 物 相 可 能 有 多 套 衍 射 数 据, 但 要 注 意 有 的 数 据 是 被 删 除 的 ", 这 是 什 么 意 思? 所 谓 的 特 征 线 就 是 某 物 质 最 强 而 且 是 独 有 的 最 容 易 判 断 的 线, 如 石 英 的 特 征 线 就 是 d=3.34? 的 线, 在 混 合 物 中 如 果 出 现 这 条 线, 有 石 英 的 可 能 性 就 大, 其 它 也 是 这 样, 这 在 混 合 物 中 查 物 相 是 很 有 用 的 同 一 个 物 相 可 能 有 多 套 衍 射 数 据 是 指 有 多 个 卡 片 的 数 据 都 是 一 个 物 相, 比 如 石 英 (SiO2) 从 1 到 49 卷 都 有 数 据, 共 有 93 个 数 据 卡 片, 但 是 1-8 卷 15,16, , 等 ( 共 38 个 ) 这 些 卡 片 都 是 卡 片 库 的 编 者 已 经 删 除 的 哪 里 能 查 到 文 献 上 发 表 的 天 然 产 物 的 晶 体 数 据? 除 ICSD database 和 ICDD 的 PDF 库 外, 还 可 以 在 矿 物 数 据 库 中 和 美 国 矿 物 学 家 晶 体 结 构 数 据 库 中 免 费 查 到 如 何 将 单 晶 数 据 转 化 为 粉 末 的, 来 作 为 我 的 标 准 谱 呢? 可 以 利 用 Shape 公 司 的 软 件, 利 用 单 晶 数 据 计 算 粉 末 理 论 图, 最 新 版 本 1.2demo 版 没 有 它 的 粉 晶 射 线 图, 但 是 有 根 据 其 单 晶 X 射 线 衍 射 推 算 出 来 的 晶 胞 参 数, 请 问 我 怎 么 才 能 反 推 算 出 该 晶 体 的 粉 晶 衍 射 图? 如 果 你 有 结 构 数 据, 就 可 以 从 理 论 上 算 出 粉 末 衍 射 图 的, 可 以 使 用 Materials Studio 的 reflex plus 模 块 算 出 来 ; 有 原 子 坐 标, 通 过 diamond 也 可 以 得 到 它 的 粉 末 XRD 图 如 何 分 析 出 其 晶 体 结 构 而 确 定 是 我 们 预 期 的 物 质 呢? 如 果 能 够 在 ICDD 的 粉 末 衍 射 数 据 库 中 找 到 你 预 期 的 物 质 的 衍 射 数 据, 做 一 个 XRD 鉴 定 即 可 确 定 做 了 一 些 铝 合 金 试 样 的 XRD, 试 样 中 铝 含 量 超 过 95% 试 样 的 谱 线 均 在 纯 铝 谱 线 左 侧, 低 角 度 谱 线 偏 离 0.2 度 左 右, 高 角 度 谱 线 偏 离 度 左 右 请 问 它 们 是 第 二 相 固 溶 引 起 的 吗? 它 们 与 固 溶 程 度 有 什 么 定 性 和 定 量 的 关 系? 根 据 Bragg 公 式, 峰 位 置 向 左 偏 移, 相 当 于 d 值 变 大 了, 反 映 其 晶 胞 参 数 变 大 了, 说 明 在 Al 的 晶 格 中 渗 入 了 其 他 的 原 子 另 外, 没 有 出 现 新 的 衍 射 峰, 说 明 是 铝 的 无 序 固 溶 体, 保 持 着 纯 铝 的 晶 体 结 构 钴 酸 锂 的 标 准 卡 片 有 哪 几 种? 而 许 多 厂 家 用 的 是 标 准 卡 片, 没 有 考 虑 (009) 这 个 衍 射 峰, 为 什 么 不 用 标 准 卡 片 呢? 是 通 过 实 验 得 出 的, 而 是 利 用 ICSD 结 构 数 据 库 中 的 结 构 数 据 计 算 得 出 的 做 钴 酸 锂 实 验 时, 出 现 的 峰 和 一 样, 而 和 是 不 是 只 差 (009) 衍 射 峰 呢? 如 果 是 这 样, 那 么 就 是 漏 掉 了 这 个 峰, 或 者 当 时 实 验 者 收 集 数 据 时 的 角 度 不 够 高, 没 有 达 到 这 个 峰 的 位 置, 这 种 情 况 是 常 有 的 做 钴 酸 锂 XRD 衍 射 实 验 时, 在 X 衍 射 仪 上 做 出 的 衍 射 图 片, 第 一 个 衍 射 峰 特 别 高, 其 他 的 衍 射 峰 特 别 低, 不 成 比 例, 是 仪 器 本 身 的 原 因, 还 是 发 生 了 择 优 取 向, 请 各 位 高 手 指 点 不 知 你 是 用 钴 酸 锂 粉 末 做 的 实 验, 还 是 多 晶 膜 等? 如 果 是 粉 末, 那 可 能 就 是 择 优 取 向 了 化 学 沉 淀 法 从 氨 氮 废 水 中 结 晶 出 磷 酸 铵 镁,XRD 与 标 准 JCPDS 相 比 衍 射 峰 有 规 律 向 左 偏

7 移, 这 表 达 什 么 晶 体 结 构 的 信 息 啊? 可 能 的 原 因 : 如 果 各 峰 的 偏 移 基 本 上 是 一 个 固 定 值, 原 因 是 2θ 零 位 不 正 确 ; 样 品 平 面 后 仰 ; 组 成 偏 离 化 学 式 "MgNH4PO4 6H2O", 未 知 的 偏 离 导 致 晶 格 变 大 了 一 些 用 Jade5 软 件 可 以 进 行 XRD 定 量 分 析 吗? XRD 定 量 分 析 的 基 础 数 据 是 样 品 中 各 组 成 物 相 的 强 度 数 据 ( 原 理 上 应 该 用 峰 的 面 积 数 据 ), 余 下 的 工 作 便 是 些 乘 除 比 例 的 运 算 了, 使 用 表 格 软 件 ( 如 WPS Ofice 的 "WPS 表 格 " 微 软 的 Excel) 完 成 甚 为 方 便 因 此, 使 用 任 一 能 够 获 得 峰 面 积 或 峰 高 的 软 件 工 具 都 可 以 进 行 XRD 定 量 分 析, 当 然, 有 Jade 软 件 更 为 方 便 哪 里 有 X 射 线 衍 射 校 正 和 定 量 分 析 用 的 标 准 物 质 (GBW(E) )α- 石 英 (α-sio2) 国 家 标 准 物 质 研 究 中 心 询 购 [ 结 构 分 析 计 算 方 面 的 问 题 ] 请 介 绍 一 些 介 绍 Rietveld 方 法 的 书 籍 这 方 面 的 书 籍 很 多, 如 : 粉 末 衍 射 法 测 定 晶 体 结 构 作 者 : 梁 敬 魁 编 著 出 版 社 : 科 学 出 版 社 出 版 时 间 :2003 丛 编 项 : 应 用 物 理 学 丛 书 简 介 : 本 书 系 统 全 面 论 述 了 粉 末 衍 射 图 谱 的 指 标 化, 点 阵 常 数 的 精 确 测 量, 粉 末 衍 射 测 定 新 型 化 合 物 晶 体 结 构 的 各 种 方 法 等 在 离 子 晶 体 结 构 分 析 中 的 应 用 主 题 项 : 粉 末 衍 射 法 - 晶 体 结 构 X 射 线 衍 射 - 晶 体 结 构 有 没 有 关 于 精 修 的 详 细 操 作 的 指 南? 如 果 你 想 用 Fullprof 来 精 修 结 构, 那 么 你 可 以 看 看 本 论 坛 : 关 于 这 个 软 件 的 使 用 说 明 有 了 结 构 数 据 后, 你 可 以 用 diamond atoms 等 绘 图 软 件 绘 出 晶 体 结 构 图 请 推 荐 一 个 小 巧 玲 珑, 方 便 实 用 的 计 算 晶 胞 参 数 的 软 件 Celref2.0 或 3.0 都 可 以 chekcell 软 件 可 以 根 据 xrd 图 谱 和 pdf 卡 片 获 得 样 品 的 晶 胞 参 数 么? CHEKCELL 是 进 行 晶 胞 参 数 的 精 修, 粗 晶 胞 当 然 可 以 在 pdf 卡 片 上 得 到 了, 这 个 软 件 是 较 简 单, 按 照 上 面 的 提 示 操 作 就 可 以 了 用 XRD 图 来 精 修 出 分 子 结 构 研 究 分 子 的 性 质, 收 集 XRD 时 应 注 意 些 什 么? 强 度 要 高, 中 等 强 度 的 衍 射 峰 强 度 要 达 到 5000 计 数 以 上 ; 衍 射 峰 的 分 辨 要 尽 可 能 的 好 ; 扫 描 范 围 要 大, 最 大 d 值 的 峰 不 能 缺 失 衍 射 峰 的 强 度 和 很 多 因 素 有 关, 比 如 样 品 的 衍 射 能 力, 性 质, 还 有 仪 器 功 率, 测 试 方 法, 检 测 器 的 灵 敏 度 等 等 做 XRD 时 步 长 一 般 为 0.02 度, 但 是 如 果 要 做 Rietveld 分 析, 出 了 强 度 要 求 500 以 上, 步 长 有 没 有 什 么 要 求 啊?

8 一 个 半 峰 宽 内 有 3-5 个 点 就 可 以 了, 步 长 一 般 为 FWHM 的 就 可 以 了 强 度 要 求 在 之 间 如 果 用 普 通 的 xrd 仪 器 如 brucker D8 或 者 philips 等 测 试 粉 末 的 xrd, 扫 描 速 度 需 要 多 慢 才 适 合 用 gsas 等 方 法 作 rietveld 分 析, 需 要 加 内 标 吗? 扫 描 速 度 的 快 慢 是 根 据 你 的 数 据 强 度 要 求 来 确 定 的, 如 果 要 做 结 构 精 修, 中 等 强 度 的 衍 射 峰 的 强 度 应 该 在 5000 以 上, 至 于 内 标 是 不 需 要 的 衍 射 峰 的 强 度 好 像 和 仪 器 有 很 大 的 关 系, 因 为 以 前 用 Rigaku 的 Dmax, 每 次 都 是 几 千, 但 现 在 用 Bruker 或 者 Philips, 好 像 每 次 都 在 一 千 以 下, 不 知 道 是 什 么 问 题 粉 末 的 结 晶 肯 定 是 好 的 与 发 生 器 的 功 率 有 关 你 曾 使 用 的 Rigaku 的 Dmax 是 高 功 率 的 转 靶 衍 射 仪 吧? 强 度 也 和 衍 射 仪 的 扫 描 半 径 有 关 用 国 产 仪 器 ( 丹 东 方 园 仪 器 有 限 公 司 ) 测 的 XRD 数 据 能 不 能 用 于 Retrieve 精 修? 国 产 衍 射 仪 的 基 本 技 术 指 标 ( 测 角 准 确 度 重 现 性 分 辨 率, 衍 射 强 度 稳 定 性 长 期 工 作 稳 定 性 等 指 标 ) 与 进 口 衍 射 仪 并 无 水 平 级 的 差 异 配 有 石 墨 弯 晶 单 色 器 的 国 产 衍 射 仪, 正 确 选 择 狭 缝 采 数 步 宽 和 步 进 计 数 时 间 ( 保 证 峰 强 度 ), 同 样 能 够 获 得 能 够 用 于 Retrieve 精 修 的 衍 射 数 据 例 如 中 科 院 北 京 研 究 生 院 无 机 新 材 料 实 验 室 近 几 年 来 完 成 的 大 量 晶 体 结 构 分 析 工 作, 其 衍 射 数 据 就 是 在 该 实 验 室 购 置 的 XD-3 型 X 射 线 衍 射 仪 ( 北 京 普 析 通 用 仪 器 公 司 生 产 ) 上 收 集 的 我 做 的 是 磷 矿 粉 的 XRD, 它 属 于 六 方 晶 系 请 问 有 没 有 能 计 算 晶 胞 参 数 的 程 序, 以 及 程 序 的 用 法 首 先 您 应 该 要 求 给 您 作 衍 射 的 实 验 室 提 供 d 值 和 强 度 的 衍 射 数 据, 然 后 检 索 ICDD 卡 片 如 果 你 把 这 个 物 相 的 卡 片 数 据 检 索 到 了, 那 么 你 的 问 题 就 是 晶 胞 参 数 精 修 了, 下 载 Chekcell 精 修 晶 胞 参 数 如 果 你 还 想 计 算 结 晶 粒 度 的 大 小, 建 议 你 用 一 些 全 谱 拟 合 的 软 件, 如 Fullprof 等, 这 样, 不 仅 可 以 精 修 晶 胞 参 数, 同 时 也 可 以 得 到 半 高 宽 或 积 分 宽 度 的 数 据, 可 以 用 于 结 晶 粒 度 计 算 当 然, 要 计 算 结 晶 粒 度, 最 好 还 要 进 行 仪 器 校 正 曲 线 的 测 定, 一 般 在 收 集 你 的 实 验 样 品 的 同 时, 再 在 相 同 条 件 下 收 集 标 准 样 品 (LaB6, 标 准 Si 等 ) 的 谱 图, 以 便 扣 除 仪 器 对 半 高 宽 或 积 分 宽 度 的 贡 献 已 经 知 道 晶 体 的 晶 格 常 数 晶 系 以 及 各 衍 射 峰 的 hkl 值, 请 问 如 何 确 定 其 空 间 群, 有 没 有 相 应 的 软 件 有 了 这 些 就 可 以 用 Shelx 来 解 晶 体 了, 空 间 群 自 然 也 就 能 确 定 了 可 以 用 国 际 晶 体 学 手 册, 利 用 你 的 已 知 数 据 便 可 查 的 未 知 物 质 的 空 间 群 是 根 据 统 计 消 光 规 律 来 得 到 的, 最 终 的 结 果 还 要 用 结 构 测 定 的 结 果 来 最 后 确 定, 统 计 消 光 规 律 来 推 测 空 间 群 的 软 件 有 XPREP,wingx 等. 具 体 可 以 如 下 操 作 : 衍 射 数 据 当 作 P1 空 间 群 处 理 然 后 利 用 Pattern 程 序 生 成 Psudo-Precession 然 后 根 据 系 统 消 光 规 律 推 导 出 晶 体 的 劳 埃 对 称 性 不 是 所 有 的 时 候 都 可 以 直 接 给 出 最 终 的 空 间 群 最 好 在 解 完 结 构 之 后, 利 用 结 构 解 析 程 序 产 生 的 FCF 文 件 再 重 新 核 对 一 遍 如 果 我 想 要 從 這 個 powder diffraction profile 來 解 出 其 結 晶 結 構. 包 括 其 各 個 晶 格 參 數 以 及 其 是 什 麼 樣 的 晶 型 tetragonal or orthorhombic 等 等 那 我 該 如 何 是 好 呢?

9 如 果 你 只 想 知 道 这 个 新 物 相 的 晶 格 参 数 和 晶 系, 用 你 的 粉 末 衍 射 数 据 去 指 标 化 就 可 以 了 指 标 化 就 是 确 定 每 个 衍 射 峰 的 衍 射 指 标, 当 然 这 个 过 程 同 时 就 给 出 了 晶 系 有 沒 有 一 個 程 式 是 可 以 輸 入 a b c 三 軸 的 值 以 及 三 軸 之 間 的 三 個 夾 角 然 後 就 可 以 自 動 畫 出 這 樣 的 晶 型 可 能 產 生 的 powder diffraction profile 呢? 有 这 样 的 程 序 可 以 输 入 晶 格 参 数 和 空 间 群 就 可 以 理 论 计 算 出 衍 射 峰 的 位 置 可 以 用 的 软 体 很 多,CHEKCELL 这 个 免 费 的 软 体 就 可 以 解 决 您 的 问 题 如 果 需 要 理 论 计 算 衍 射 强 度, 你 还 需 要 给 出 原 子 坐 标 参 数 原 子 各 向 同 性 ( 异 性 ) 温 度 因 子 对 结 构 影 响 大 吗? 温 度 因 子 就 是 反 映 原 子 在 平 衡 位 置 附 近 振 动 情 况 的 一 个 因 子, 主 要 是 对 强 度 有 影 响, 那 当 然 就 对 结 构 有 影 响 了 晶 体 的 各 向 异 性 温 度 因 子 是 如 何 定 义 的? 晶 体 中 的 原 子 普 遍 存 在 热 运 动, 这 种 运 动 在 绝 对 零 度 时 也 未 必 停 止 通 常 所 谓 的 原 子 坐 标 是 指 它 们 在 不 断 振 动 中 的 平 衡 位 置 随 着 温 度 的 升 高, 其 振 动 的 振 幅 增 大 这 种 振 动 的 存 在 增 大 了 原 子 散 射 波 的 位 相 差, 影 响 了 原 子 的 散 射 能 力, 即 衍 射 强 度 在 晶 体 中, 特 别 是 对 称 性 低 的 晶 体, 原 子 各 个 方 向 的 环 境 并 不 相 同, 因 此 严 格 的 说 不 同 方 向 的 振 幅 是 不 等 的, 由 此 引 入 了 各 向 异 性 温 度 因 子 在 进 行 Rietveld 结 构 精 修 时, 是 否 该 对 温 度 因 子 进 行 约 束? 如 何 约 束 以 及 约 束 范 围? 由 于 温 度 因 子 是 随 着 衍 射 角 的 增 加 而 对 强 度 的 影 响 增 大, 所 以, 如 果 要 精 修 温 度 因 子, 就 一 定 要 收 集 高 角 度 的 数 据 如 何 由 粉 末 衍 射 数 据 通 过 FullProf 提 取 结 构 因 子? 首 先 需 要 一 个 dat 文 件, 第 一 行,2theta 起 点, 步 长, 终 点, 下 面 是 每 个 点 的 强 度 下 面 需 要 编 写 pcr 文 件, 先 得 到 六 个 晶 胞 参 数, 零 点, 还 要 得 到 个 背 景 点, 才 能 开 始 编 写, 其 他 参 数 设 置 可 以 看 说 明 书 如 果 你 以 前 用 Fullprof 精 修 过 结 构, 则 只 需 修 改 如 下 参 数 : Line 11-2 的 N(number of atoms in asymmetric unit) 参 数 置 为 0, 相 应 的 下 面 与 原 子 有 关 的 参 数 就 不 要 了 ;Line 11-2 的 JBT 参 数 (2,-2,3 或 -3, 具 体 看 说 明 ) 至 于 要 输 出 什 么 样 格 式 的 结 构 因 子 数 据 文 件, 可 以 通 过 LINE 3 的 JFOU 参 数 来 控 制 Fullprof 精 修 时,Biso 的 值 给 如 何 设 定? 是 否 有 个 大 概 的 取 值 范 围? Biso 是 温 度 因 子,occu 是 占 有 率 从 我 拟 合 来 看,Biso 与 原 子 的 位 置 有 关 系 温 度 因 子 是 反 映 原 子 或 离 子 偏 离 平 衡 位 置 的 程 度, 因 为 晶 胞 中 各 原 子 都 要 做 热 振 动 的 对 于 立 方 晶 系, 各 向 同 性, 只 修 各 向 同 性 温 度 因 子 就 可 以 了 温 度 因 子 和 占 有 率 都 是 影 响 强 度 的 参 数, 所 以 之 间 有 一 定 的 相 关 性 而 且, 温 度 因 子 对 高 角 度 峰 的 强 度 影 响 比 较 大, 所 以, 如 果 要 精 修 温 度 因 子, 最 好 收 到 高 角 度 的 数 据 Fullprof 精 修 中 的 scale 的 初 值 一 般 是 怎 么 确 定 的? 比 例 因 子 scale 是 指 理 论 计 算 数 据 与 实 验 数 据 之 间 的 比 值, 一 般 随 便 给 就 可 以, 不 会 影 响 精 修 的 只 要 你 的 初 始 模 型 正 确, 几 轮 就 可 以 修 到 比 较 合 理 的 值 我 最 近 才 接 触 到 Rietveld 精 修, 使 用 的 软 件 是 Fullprof 在 编 写 pcr 文 件 的 时 候 碰 到 一 些

10 问 题, 比 如 :ATZ 跟 OCC 这 两 个 参 数 是 怎 么 算 出 来 的 我 查 了 一 些 资 料, 计 算 的 公 式 是 有 了, 但 是 具 体 的 那 些 参 数 的 值 是 怎 么 算 的 就 不 清 楚 了, 还 请 各 位 多 多 指 教! AZT = Z.Mw.f^2/t Occ= chemical occupancy x sitemultiplicity (can be normalized to the multiplicityof the general position of the group). 请 问 :1. Z,f,t, 该 怎 么 取 值? 2. 什 么 是 general position of the group, 从 哪 里 可 以 获 得 这 个 数 据 答 : 1. AZT = Z*Mw*f^2/t (useful to calculate the weight percentage of the phase) Z: Number of formula units per cell Mw:molecular wheight f: Used to transform the site multiplicities to their true values. For a stoichiometric phase f=1 if these multiplicities are calculated by dividing the Wyckoff multiplicity m of the site by the general multiplicity M. Otherwise f=occ.m/m, where Occ. is occupation number. t: Is the Brindley coefficient that accounts for microabsorption effects. It is required for quantitative phase analysis only. When phases have like absorption (in most neutron uses), this factor is nearly 1. If IMORE=1 the Brindley-coeff is directly read in the next line (in such case ATZ=Z.Mw.f^2). 这 里 说 明 一 下,ATZ 的 值 只 有 在 做 定 量 分 析 的 时 候 有 用, 如 果 不 做 定 量 分 析, 只 做 结 构 精 修, 则 可 以 随 便 给 一 个 值 即 可 2. general position of the group 就 是 晶 体 学 国 际 表 中 某 个 空 间 群 的 一 般 等 效 点 系 数, 可 以 从 晶 体 学 国 际 表 查 得 :International Tables for Crystallography, Volume A: Space Group Symmetry 刚 开 始 学 fullrpo, 我 样 品 里 可 能 有 二 相, 空 间 群 为 C2/c( 主 相 ) 和 R-3c, 我 想 得 到 各 自 的 结 构 信 息, 先 修 scale-zero-background( 前 三 参 数 )-UVW-cell param. 几 轮 下 来 来 峰 位 大 致 对 上, 可 是 再 修 Shape1 误 差 就 更 好, 修 原 子 坐 标 也 很 离 奇, 出 现 2 点 多 和 负 值 请 问 : 1, 原 子 坐 标 修 的 顺 序 怎 么 定 呀, 我 看 程 序 附 带 的 eg. 里 修 原 子 的 顺 序 不 是 按 原 子 顺 便 排 下 来 的? 2,ATZ 值 再 我 这 重 要 吗? 手 册 里 公 式 ATZ=ZMf^2/t 中 个 系 数 分 别 什 么 意 思 呀? 3, 原 子 占 位 =chemocc.m/m 中 个 系 数 又 是 什 么 意 思 呢? 4, 原 子 各 向 同 性 ( 异 性 ) 温 度 因 子 Biso/B11,B22,B33,B12,B13,B23 对 结 构 影 响 大 吗? 他 们 是 什 么 意 思 呢? 答 : 修 原 子 坐 标 时, 一 般 是 由 重 到 轻, 也 就 是 先 修 原 子 序 数 大 的 ; ATZ 公 式 里 各 个 系 数 在 fullprof 的 帮 助 文 件 里 说 的 比 较 清 楚 ; 原 子 占 有 率 中 m 是 特 殊 等 效 点 系 的 重 复 数,M 是 一 般 等 效 点 系 的 重 复 数 ; 温 度 因 子 就 是 反 映 原 子 在 平 衡 位 置 附 近 振 动 情 况 的 一 个 因 子, 主 要 是 对 强 度 有 影 响, 那 当 然 就 对 结 构 有 影 响 了, 你 可 以 看 看 结 构 因 子 的 表 达 式, 就 可 以 找 出 到 底 有 啥 影 响 了 要 做 原 子 的 占 位 及 占 有 率 Z t 的 值 都 可 以 随 便 取 吗?Z 是 表 示 晶 包 中 原 子 的 个 数 吗? 随 便 给 一 个 ATZ 的 值 就 可 以 了 Z 是 表 示 晶 胞 中 所 包 含 的 化 学 式 的 个 数

11 就 是 在 用 Fullprof 这 个 软 件 精 修 晶 格 参 数 时, 对 于 几 个 R 因 子,Rp, Rwp,Rexp 等 参 数 的 值 大 小 一 般 要 为 多 大 精 修 的 结 果 才 可 靠? Rp, Rwp 参 数 的 值 大 小 通 常 和 你 的 数 据 质 量 结 构 模 型 等 有 关, 目 前 好 像 没 人 说 这 个 值 应 该 是 多 少 Rexp 是 一 个 期 望 的 因 子, 它 与 数 据 点 数 精 修 参 数 的 个 数 等 有 关 对 于 晶 胞 参 数, 通 常 主 要 看 R-Bragg 因 子 对 于 这 些 因 子 你 可 以 看 看 这 篇 文 献 :J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 109, (2004) 用 fullprof 软 件 做 rietveld 精 修 一 般 要 做 很 多 轮, 而 且 在 过 程 中 要 不 断 检 查 和 调 整 PCR 文 件, 我 想 请 问 一 下, 像 温 度 因 子 ( 要 求 不 能 为 负 数 的 ), 占 有 率, 各 项 异 性 等 在 那 个 文 件 里 看 啊? 算 完 后 直 接 在.new( 如 pcr=2) 或.pcr( 如 pcr=1) 里 就 能 看 到 的 使 用 Fullprof 软 件 进 行 Rietveld 精 修 时, 编 辑 PCR 文 件 过 程 中,Nex 参 数 的 含? 什 么 情 况 下 使 用 Nex?Nex 的 数 值 选 的 依 据 是 什 么? 排 除 区 域 的 范 围 如 何 确 定? Nex 就 是 排 除 区 域 的 个 数, 即 Nex=0 时, 没 有 排 除 区 域 ;Nex=1 时, 表 示 有 一 个 排 除 区 域, 依 此 类 推 被 排 除 的 区 域 是 不 参 加 拟 和 精 修 的 所 有 JCPDS 卡 片 上 的 物 质, 都 可 以 从 ICSD 数 据 库 输 出 *.cif 文 件 吗? JCPDS 是 粉 末 衍 射 数 据 库, 而 ICSD 是 无 机 晶 体 结 构 数 据 库, 所 以 对 于 JCPDS 卡 片 中 的 某 一 物 相, 只 要 ICSD 数 据 库 中 有 对 应 的 物 相, 就 可 以 从 ICSD 数 据 库 中 导 出 *.cif 文 件 但 并 不 是 所 有 的 JCPDS 卡 片 中 物 相 都 能 在 ICSD 数 据 库 中 找 到 对 应 的 结 构 数 据, 因 为 我 们 知 道, 对 于 某 一 物 相, 我 们 要 收 集 到 它 的 粉 末 衍 射 数 据 是 比 较 容 易 的, 但 是, 对 于 得 不 到 单 晶 的 物 相 来 说, 要 想 从 粉 末 数 据 解 出 晶 体 结 构 是 不 容 易 的 如 何 由 XRD 的 数 据 和 峰 值 得 出 diamond 画 图 需 要 的 cif 文 件, 请 问 需 要 什 么 软 件 由 XRD 的 数 据 通 过 一 系 列 分 析 ( 如 寻 峰 指 标 化 提 取 结 构 因 子 解 结 构 等 步 骤 ) 得 出 结 构 参 数, 然 后 才 能 得 到 cif 文 件 若 结 构 已 知, 则 可 以 直 接 从 Icsd 数 据 库 输 出 cif 文 件 如 何 将 TXT 转 化 为 CIF 格 式? 衍 射 仪 能 否 将 数 据 直 接 存 为 CIF 格 式?" 将 *.txt 文 件 用 记 事 本 打 开, 文 件 名 另 存 为 *.cif 格 式, 其 中 的 保 存 类 型 选 项 为 " 所 有 文 件 ", 保 存 " 这 样 做 对 吗? *. cif 文 件 是 在 解 好 结 构 以 后, 用 acta 指 令 产 生 的 测 晶 体 后 只 能 得 到 强 度 文 件 和 设 置 文 件 而 不 是 把 文 件 扩 展 名 txt 直 接 修 改 为 cif 如 何 将 粉 末 衍 射 的 dat 数 据 转 成 用 于 expo 的 pow 数 据, 是 用 什 么 软 件 还 是 直 接 手 改 的 用 什 么 软 件 可 以 生 成 后 缀 为 pow 的 文 件 把 数 据 导 入 PowderX, 输 出 数 据 为.pow 就 可 以 了 PowderX 的 数 据 格 式 可 设 定 为 : abc / 注 释 行 / 数 据 点 总 数 /( 终 止 角 度 - 起 始 角 度 )/ 步 长 +1/ 强 度 2Theta 存 为.dat 文 件, 然 后 导 入 数 据, 选 择 x-y (.xrd)

12 当 然 有 一 些 知 名 公 司 仪 器 的 格 式 可 以 直 接 导 进 去 例 如 可 以 用 Jade, 如 果 你 知 道 *.pow 文 件 的 格 式 做 Rietveld 时 发 现 : 如 果 事 先 对 原 始 数 据 进 行 平 滑 等 一 系 列 的 预 处 理 会 比 较 容 易 使 R 因 子 减 小, 小 弟 的 做 法 是 否 不 妥? 做 Rietveld 时, 是 不 需 要 对 数 据 进 行 平 滑 处 理 的, 因 为 平 滑 处 理 肯 定 会 使 数 据 在 一 定 程 度 上 失 真 的 不 过, 在 不 影 响 峰 形 的 前 提 下 进 行 轻 度 的 平 滑 处 理 也 是 可 以 的 在 做 Rietveld 精 修 (refinement) 之 前 我 已 经 精 确 的 测 定 了 晶 胞 参 数 在 精 修 的 过 程 中, 发 现 晶 胞 参 数 与 先 前 的 测 定 值 相 比 较, 差 别 很 大, 但 整 体 的 R 残 差 因 子 ( R-factor) 很 小 如 果 对 晶 胞 参 数 进 行 束 缚, 则 整 体 的 残 差 因 子 较 大 请 问 我 该 如 何 处 理? 如 果 你 的 XRD 数 据 没 有 杂 相 峰, 且 提 供 的 空 间 群 也 正 确, 那 么 应 该 优 先 选 择 最 小 的 R 值 的 结 果 我 下 载 安 装 了 Fullprof 软 件, 但 打 不 开 在 理 学 DMAX-2000 仪 器 上 的 数 据 文 件.raw, 或.txt 文 件 请 问 它 要 求 的 文 件 格 式 是 什 么 吗? 该 怎 么 转 化 成 它 要 求 的 文 件 格 式?Fullprof 和 winplotr 两 个 软 件 哪 个 好 用? 你 可 以 用 jade 将 数 据 转 换 为 Fullprof 能 识 别 的 格 式,Fullprof 能 识 别 多 种 数 据 格 式, 具 体 格 式 在 它 的 说 明 文 件 里 都 有 相 应 的 说 明 Fullprof 是 一 个 可 单 独 执 行 的 用 于 晶 体 结 构 分 析 的 程 序 ; 而 Winplotr 是 一 个 用 户 界 面 程 序, 我 们 通 过 它 来 调 用 Fullprof 指 标 化 程 序 键 长 键 角 计 算 等 程 序 如 何 计 算 出 来 理 论 衍 射 图 ( 给 定 晶 格 参 数 和 实 验 参 数 后, 如 何 计 算 得 到 X 射 线 衍 射 图 )? 首 先, 模 拟 ( 就 是 你 说 的 " 计 算 ") 是 要 基 于 许 多 理 论 模 型 的, 因 为 粉 末 衍 射 图 样 的 形 成 要 受 很 多 因 素 的 影 响, 峰 的 位 置 形 状, 峰 彼 此 之 间 的 影 响 都 可 以 用 一 些 模 型 来 描 述, 三 两 句 话 说 不 清 楚 ; 第 二, 有 大 量 的 现 成 的 软 件 可 以 用 ; 第 三, 如 果 你 打 算 把 粉 末 衍 射 的 模 拟 作 为 你 的 研 究 课 题, 你 应 该 多 看 一 些 文 献 和 基 本 原 理 的 介 绍 只 要 你 有 了 晶 胞 参 数 原 子 坐 标, 就 可 以 用 大 量 的 现 成 的 软 件 来 计 算 出 仿 真 的 X 射 线 粉 末 衍 射 图 有 单 晶 X 射 线 衍 射 推 算 出 来 的 晶 胞 参 数, 请 问 我 怎 么 才 能 反 推 算 出 该 晶 体 的 粉 晶 衍 射 图? 需 要 原 子 坐 标! 如 果 你 有 结 构 数 据, 就 可 以 从 理 论 上 算 出 粉 末 衍 射 图 例 如, 通 过 Fullprof Diamond 软 件 工 具 即 可 以 得 到 该 晶 体 的 粉 末 XRD 图, 也 可 以 使 用 Materials Studio 的 reflex plus 模 块 算 出 来, 不 用 自 己 手 工 算 了 请 问 知 道 晶 体 的 结 构 和 晶 格 参 数 能 模 拟 它 的 X 衍 射 谱 线 吗? 这 种 软 件 很 多,crysconI.exe 就 是 其 中 一 个 用 PCW 也 不 错, 可 以 转 化 成 txt 文 件, 在 origin 画 图 进 行 比 较, 很 方 便 [ 峰 宽 问 题 ] 除 了 结 构 缺 陷 和 应 力 等 因 素 外, 为 什 么 粒 径 越 小, 衍 射 峰 越 宽?

13 从 衍 射 理 论 知 道, 衍 射 极 大 和 第 一 极 小 之 间 的 角 宽 度 与 发 生 相 干 衍 射 区 域 ( 相 干 域 ) 的 尺 寸 有 关, 相 干 域 越 大, 角 宽 度 就 越 小 一 般 来 说, 相 干 域 的 尺 寸 小 于 2 微 米, 就 会 使 衍 射 峰 造 成 可 测 量 的 宽 化 所 以, 晶 粒 的 粒 径 越 小, 以 至 不 能 再 近 似 看 成 具 有 无 限 多 晶 面 的 理 想 晶 体, 对 X 射 线 的 弥 散 现 象 就 越 严 重, 表 现 在 峰 强 变 弱, 峰 变 宽 什 么 是 标 准 半 峰 宽 度, 如 何 得 到? 所 谓 的 标 准 半 峰 宽 应 该 是 指 仪 器 本 身 的 宽 化 因 子, 和 实 验 时 使 用 的 狭 缝 条 件 关 系 最 大, 想 得 到 它 并 不 难 : 比 如 在 相 同 的 测 量 条 件 下, 把 Si 标 样 放 到 仪 器 上 测 量 Si 的 各 个 衍 射 峰 的 Kα1 峰 的 半 高 宽, 就 是 所 谓 的 标 准 了 当 你 需 要 测 量 一 系 列 非 标 样 Si 粉 时, 就 把 标 样 Si 的 Kα1 峰 的 半 宽 作 为 标 准 半 峰 宽 使 用 就 可 以 了 但, 有 很 多 时 候 合 适 的 标 准 物 质 很 难 得 到, 你 就 用 另 外 的 标 准 物 质 ( 出 峰 位 置 很 相 近 的 标 准 物 质 ) 代 替, 也 完 全 没 有 问 题 也 可 以 根 据 Si 标 样 在 整 个 扫 描 范 围 内 的 衍 射 峰 的 Kα1 峰 的 半 高 宽 作 出 仪 器 宽 化 因 子 -2θ 关 系 曲 线 来 得 到 任 意 进 度 的 仪 器 宽 化 因 子 因 为 谢 乐 方 程 的 适 用 条 件 也 就 是 几 十 到 200nm 之 间, 超 出 这 个 范 围 误 差 是 很 大 的 只 要 你 在 进 行 相 同 的 一 系 列 计 算 时 使 用 相 同 的 一 个 参 数 就 一 般 就 可 以 满 足 研 究 工 作 的 要 求 了 为 什 么 晶 粒 尺 寸 的 变 化 会 引 起 X 射 线 衍 射 的 峰 线 宽 化? 理 想 的 晶 体 是 在 三 维 空 间 中 无 限 的 周 期 性 延 伸 的, 所 以, 如 果 不 考 虑 仪 器 宽 化 的 因 素, 那 么 理 想 晶 体 的 衍 射 峰 应 该 是 一 条 线, 但 是 实 际 晶 体 都 是 有 尺 寸 的, 即, 周 期 性 不 是 无 限 的, 这 就 造 成 了 由 于 结 晶 粒 度 引 起 的 宽 化, 如 果 结 晶 粒 度 无 限 小 下 去, 衍 射 峰 就 会 宽 化 直 至 消 失 变 成 大 鼓 包 了, 也 就 是 非 晶 了 晶 体 晶 粒 细 化, 多 晶 试 样 中 存 在 宏 观 应 力 时, 衍 射 花 样 的 变 化 情 况 是 怎 样? 不 管 是 粉 末 试 样 还 是 ( 多 ) 晶 体 试 样, 粉 末 颗 粒 或 晶 粒 太 粗, 参 加 衍 射 的 晶 粒 少, 会 使 衍 射 线 条 起 麻, 衍 射 的 重 现 性 但 粉 末 颗 粒 或 晶 粒 过 细 时, 会 使 衍 射 线 条 变 宽, 这 些 都 不 利 于 分 析 工 作 存 在 宏 观 内 应 力 的 效 应 是 使 得 衍 射 环 或 衍 射 峰 的 位 置 改 变, 导 致 底 片 上 的 衍 射 线 条 变 宽, 不 利 于 分 析 工 作 [ 衍 射 图 数 据 收 集 方 面 的 问 题 ] 收 集 XRD 应 注 意 些 什 么?( 比 如 收 集 角 度 泛 围 速 度 等 有 什 么 要 求? 衍 射 峰 的 强 度 和 很 多 因 素 有 关, 比 如 样 品 的 衍 射 能 力, 性 质, 还 有 仪 器 功 率, 测 试 方 法, 检 测 器 的 灵 敏 度 等 等 XRD 衍 射 强 度 和 峰 的 宽 度 与 样 品 颗 粒 大 小, 还 是 与 晶 体 颗 粒 大 小 有 关? 样 品 中 晶 粒 越 小, 衍 射 峰 的 峰 高 强 度 越 来 越 低, 但 是 峰 越 来 越 宽, 实 际 上 利 用 X 射 线 衍 射 峰 的 宽 化 对 样 品 的 结 晶 颗 粒 度 分 析 就 是 根 据 这 个 原 理 的 (Scherrer 公 式 ) 晶 粒 大 小 和 颗 粒 大 小 有 关 系, 但 是 其 各 自 的 含 义 是 有 区 别 的 一 颗 晶 粒 也 可 能 就 是 一 颗 颗 粒, 但 是 更 可 能 的 情 况 是 晶 粒 抱 到 一 起, 二 次 聚 集, 成 为 颗 粒 颗 粒 不 是 衍 射 的 基 本 单 位 噻, 但 是 微 小 的 颗 粒 能 产 生 散 射 你 磨 的 越 细, 散 射 就 越 强. 对 于 晶 粒, 你 磨 过 头 了, 晶 体 结 构 被 破 坏 了, 磨 成 非 晶, 衍 射 能 力 就 没 有 了 磨 得 太 狠 的 话, 有 些 峰 可 能 要 消 失 了, 而 且

14 相 邻 较 近 的 衍 射 峰 会 由 于 宽 化 而 相 互 叠 加, 最 终 会 变 成 1 个 或 几 个 " 鼓 包 " 一 般 晶 面 间 距 大 的 峰 受 晶 粒 细 化 的 影 响 会 明 显 一 些, 因 为 d 值 大 的 晶 面 容 易 被 破 坏 衍 射 强 度 变 弱 本 质 的 原 因 是 由 于 晶 体 颗 粒 变 小, 还 是 样 品 颗 粒 变 小? 强 度 除 了 和 晶 粒 度 有 关 外, 还 和 晶 粒 的 表 面 状 态 有 关 一 般 颗 粒 越 细, 其 表 面 积 越 大, 表 面 层 结 构 的 缺 陷 总 是 比 较 严 重 的 结 构 缺 陷 将 导 致 衍 射 强 度 降 低 和 衍 射 峰 宽 化 XRD 研 究 的 应 该 是 晶 粒 晶 体 的 问 题, 与 晶 体 结 构 关 联 的 问 题, 不 是 样 品 颗 粒 的 大 小 问 题, 谢 乐 公 式 算 的 应 该 也 是 晶 粒 的 大 小 样 品 颗 粒 的 大 小 要 用 别 的 方 法 测 定., 例 如 光 散 射 X 射 线 散 射 电 镜 等 细 针 状 微 晶 粉 末 样 品 做 XRD 重 复 性 很 差 ( 制 作 粉 末 衍 射 样 品 片 ) 怎 么 可 以 避 免 择 优 取 向? 择 优 取 向 是 很 难 避 免 的, 只 能 尽 力 减 少 他 的 影 响 首 先, 你 要 讲 样 品 磨 得 尽 量 细 ( 但 要 适 度, 要 注 意 样 品 的 晶 体 结 构 不 要 因 研 磨 过 度 而 受 到 损 坏 ); 不 要 在 光 滑 的 玻 璃 板 上 大 力 压 紧 ( 压 样 时 可 以 在 玻 璃 板 上 衬 一 张 粗 糙 的 纸 张 ), 样 品 成 形 尽 可 能 松 一 些 ; 制 样 过 程 中 也 可 以 掺 一 些 玻 璃 粉, 或 加 一 些 胶 钝 化 一 下 样 品 的 棱 角 当 然 还 有 其 他 一 些 方 法, 你 可 以 上 查 找 一 下 有 关 这 方 面 的 资 料 采 用 X 射 线 进 行 晶 体 衍 射 分 析, 利 用 照 相 法 记 录 衍 射 花 样,1 当 多 晶 体 晶 粒 细 化 时, 衍 射 花 样 将 如 何 变 化?2 当 多 晶 试 样 中 存 在 宏 观 应 力 时, 衍 射 花 样 的 变 化 情 况 是 怎 样? 不 管 是 粉 末 试 样 还 是 ( 多 ) 晶 体 试 样, 粉 末 颗 粒 或 晶 粒 太 粗, 参 加 衍 射 的 晶 粒 少, 会 使 衍 射 线 条 起 麻, 但 粉 末 颗 粒 或 晶 粒 过 细 时, 会 使 衍 射 线 条 变 宽, 这 些 都 不 利 于 分 析 工 作 存 在 宏 观 内 应 力 的 效 应 是 使 得 衍 射 环 或 衍 射 峰 的 位 置 改 变, 导 致 底 片 上 的 衍 射 线 条 变 宽, 不 利 于 分 析 工 作 XRD 峰 整 体 向 右 偏 移 是 什 么 原 因 造 成 的? 可 能 是 离 子 半 径 小 的 元 素 取 代 了 离 子 半 径 大 的 元 素 也 可 能 是 你 制 样 时, 样 品 表 面 高 出 了 样 品 座 平 面, 或 者 仪 器 的 零 点 不 准 造 成 的, 建 议 你 最 好 用 标 样 来 修 正 你 的 数 据 把 样 品 靠 后 放 置, 使 样 品 偏 离 测 角 仪 中 轴 大 概 有 1mm, 请 问 衍 射 峰 会 怎 么 变 化? 峰 位 移 向 低 角 度 样 品 表 面 偏 离 测 角 仪 转 轴 0.1mm, 衍 射 角 的 测 量 将 产 生 约 0.05?(2θ) 的 误 差 ( 对 Cu 靶, 在 2θ 20? 附 近 的 位 置 ) 影 响 仪 器 测 量 结 果 的 分 辨 率 仅 仅 取 决 于 θ 吗? 影 响 仪 器 测 量 结 果 的 分 辨 率 的 因 素 是 多 方 面 的 : 测 角 仪 的 半 径 ;X 射 线 源 的 焦 斑 尺 寸 ; 光 学 系 统 的 各 种 狭 缝 的 尺 寸 ; 仪 器 调 整 情 况 (2:1 关 系 ); 采 数 步 宽 ; 样 品 定 位 情 况 等 进 行 衍 射 分 析 时 如 何 选 择 靶 (X 光 管 )? 现 有 Cr 的 多 晶 试 样, 我 只 知 道 衍 射 分 析 时 选 Cr 靶 最 好, 但 不 知 道 为 什 么 对 于 所 有 的 元 素, 在 高 速 电 子 的 轰 击 下 都 会 产 生 X 射 线 还 可 能 产 生 其 特 征 X 射 线 元 素 受 较 高 能 量 的 X 射 线 的 照 射 时 也 能 够 激 发 其 特 征 射 线, 称 为 二 次 X 射 线 或 荧 光 X 射 线, 同 时 表 现 出 对 入 射 X 射 线 有 强 烈 的 吸 收 衰 减 作 用 对 于 一 定 波 长, 随 着 元 素 周 期 表 中 的 原 子 序 数 的 增 加 其 衰 减 系 数 也 增 加, 但 到 某 一 原 子 序 数 时, 突 然 降 低 ; 对 于 一 定 元 素 随 着 波 长 的 增 加 质 量 衰 减 系 数 也 会 增 加, 但 到 某 界 限 时 质 量

15 衰 减 系 数 突 然 降 低, 此 种 情 况 可 以 出 现 数 次 各 元 素 的 质 量 衰 减 系 数 突 变 时 的 波 长 值 称 为 该 元 素 的 吸 收 边 或 吸 收 限 利 用 元 素 吸 收 性 质 的 这 个 突 变 性 质, 我 们 能 够 为 每 一 种 X 射 线 靶 选 择 到 一 种 物 质 做 成 " 滤 波 片 ", 它 仅 对 该 靶 材 产 生 的 Kβ 线 强 烈 吸 收 而 对 其 Kα 波 长 只 有 部 分 的 吸 收, 从 而 可 以 获 得 基 本 上 由 Kα 波 长 产 生 的 衍 射 图 原 子 序 数 比 某 靶 材 小 1 的 物 质 正 是 这 种 靶 的 Kβ 滤 片 但 是,Kβ 滤 片 不 能 去 除 样 品 产 生 的 荧 光 X 射 线 对 衍 射 图 的 影 响 荧 光 X 射 线 的 强 度 将 叠 加 在 衍 射 图 的 背 景 上, 造 成 很 高 的 背 景, 不 利 于 衍 射 图 的 分 析 因 此, 对 于 X 射 线 衍 射 仪 来 讲, 如 果 设 备 没 有 配 置 弯 晶 石 墨 单 色 器 仅 使 用 Kβ 滤 片, 选 波 长 ( 或 者 说 选 靶 ) 主 要 考 虑 的 就 是 样 品 中 的 主 要 组 成 元 素 不 会 受 激 发 而 产 生 强 烈 的 荧 光 X 射 线 如 果 分 析 样 品 中 的 元 素 的 原 子 序 数 比 靶 的 元 素 的 原 子 序 数 小 1 至 4, 就 会 出 现 强 的 荧 光 散 射 例 如 使 用 Fe 靶 分 析 主 要 成 分 元 素 为 Fe Co Ni 的 样 品 是 合 适 的, 而 不 适 合 分 析 含 有 Mn Cr V Ti 的 物 质 ; Cu 靶 不 适 合 于 分 析 有 Cr,Mn,Fe,Co,Ni 这 些 元 素 的 物 质 所 以, 对 于 Cr 是 主 要 组 成 元 素 的 样 品, 只 能 选 择 Cr 靶 X 射 线 管 石 墨 单 色 器 不 仅 能 够 去 除 入 射 光 束 中 的 Kβ 产 生 的 衍 射 线, 同 时 可 以 避 免 样 品 的 荧 光 射 线 以 及 样 品 对 " 白 光 " 产 生 的 衍 射 叠 加 在 衍 射 图 的 背 景 上, 从 而 可 以 得 到 严 格 单 色 的 Kα 波 长 产 生 的 衍 射 图 因 此, 在 配 置 有 弯 晶 石 墨 单 色 器 的 衍 射 仪 上 工 作 时, 可 以 不 用 考 虑 样 品 产 生 的 荧 光 X 射 线 的 干 扰,Cu 靶 X 射 线 管 能 够 通 用 于 各 种 样 品, 包 括 主 要 组 成 为 Cr,Mn,Fe, Co,Ni 等 元 素 的 样 品 但 是 具 有 波 长 大 于 CuKα 波 长 的 靶 ( 如 Cr Fe Co 等 靶 ) 对 于 小 角 X 射 线 衍 射 的 研 究 或 晶 面 间 距 的 精 确 测 定 还 是 有 价 值 的 因 为 波 长 增 加 能 够 减 少 衍 射 峰 的 重 叠 ; 使 所 有 的 衍 射 峰 移 向 较 高 的 角 度 ( 用 X 射 线 衍 射 仪 ) 做 X 射 线 衍 射 时, 一 些 ( 仪 器 ) 参 数 对 谱 线 有 什 么 影 响? 如 何 选 择 仪 器 参 数 主 要 取 决 于 做 X 射 线 衍 射 的 目 的 比 如 : 扫 描 速 度, 如 果 是 一 般 鉴 定 就 可 以 取 快 一 些 (4-8 度 / 分 ), 如 果 是 精 修 晶 胞 参 数 就 要 扫 慢 一 些 ; 狭 缝 条 件, 狭 缝 越 小 分 辨 率 越 高, 但 强 度 就 会 减 小, 不 宜 快 扫, 这 又 要 增 加 时 间 还 要 根 据 的 样 品 的 衍 射 能 力 结 晶 度 等 因 素 来 定 如 果 是 步 进 扫 描 : 测 定 晶 胞 参 数 可 以 取 每 个 步 进 度 1-30 秒, 如 果 做 结 构 精 测 30 秒 到 数 分 钟 不 等 ( 对 于 普 通 功 率 的 衍 射 仪,40kV 40mA) 衍 射 峰 左 右 不 对 称 是 何 原 因? 衍 射 仪 获 得 的 衍 射 峰 形 ( 精 确 地 说 是 衍 射 线 的 剖 面,diffraction line profile) 是 不 对 称 的, 尤 其 是 在 低 角 度 区 (2θ < 30 ) 表 现 更 为 明 显 峰 型 不 对 称 是 由 多 方 面 的 因 素 造 成 的, 主 要 是 衍 射 仪 光 路 的 几 何 因 素 仪 器 的 调 整 状 况 以 及 样 品 的 吸 收 性 质 等 高 精 度 测 角 仪 是 怎 么 实 现 θ/2θ 倍 角 转 动 的? 这 种 装 置 能 够 保 证 严 格 的 倍 角 同 步 吗? θ/2θ 是 两 个 同 轴 的 园,θ 是 带 动 样 品 转 动 的 园, 而 2θ 是 探 测 器 转 动 的 园, 这 样 设 计 的 目 的 是 为 了 保 证 样 品 在 转 动 中 的 衍 射 焦 点 始 终 在 探 测 器 转 动 的 大 园 上 现 代 的 衍 射 仪 用 2 个 步 进 电 机 分 别 独 立 控 制 θ 和 2θ 园 的 转 动, 控 制 电 路 能 够 保 证 两 个 园 按 1:2 转 速 比 转 动, 保 证 两 个 园 的 转 动 严 格 倍 角 同 步 磁 性 材 料 比 如 NdFeB 或 者 NdFeN 的 粉 末, 是 不 是 会 因 为 磁 性 的 存 在 会 产 生 择 优 取 向? 磁 性 材 料 肯 定 是 最 具 择 优 取 向 的, 否 则 就 没 有 磁 性 了, 制 样 时 应 当 磨 成 粉 末, 可 以 抑 制 这 种 取 向 趋 势 " 择 优 取 向 " 会 使 很 多 本 来 有 的 衍 射 峰 出 不 来

16 为 什 么 有 的 XRD data 中, 有 (200)(400) 面, 而 没 有 最 基 本 的 (100) 面 数 据? 或 者 有 (220) 而 没 有 (110)? 粉 晶 衍 射 不 一 定 能 出 现 所 有 的 面 网, 很 多 物 质 的 粉 晶 衍 射 都 不 一 定 出 现 (100)(110), 这 与 结 构 有 关 晶 体 衍 射 有 个 叫 " 消 光 " 的 现 象, 晶 体 的 " 消 光 规 律 " 决 定 于 它 的 结 构 的 对 称 性, 不 同 的 空 间 群 其 " 消 光 规 律 " 不 同 如 果 应 该 出 现 的 衍 射 而 没 有 出 现, 那 就 是 样 品 的 择 优 取 向 引 起 的 再 者 (100) 面 的 角 度 比 较 低, 有 时 是 没 有 扫 到 或 淹 没 在 低 角 度 的 背 景 中 了 [ 仪 器 技 术 ] 介 绍 射 线 用 晶 体 CdTe CdTe 是 称 为 碲 化 镉 的 半 导 体 化 合 物 的 一 种 其 具 有 对 放 射 线 有 良 好 的 吸 收 效 率, 由 于 能 直 接 把 光 信 号 转 换 成 电 信 号 被 利 用 在 作 为 放 射 线 探 出 器 的 一 种 新 型 好 材 料 至 今 为 止, 在 探 测 放 射 线 的 元 器 件 里 有 各 种 各 样 的 探 测 材 料, 代 表 的 有 Lithium drift silicone 和 锗 但 是 由 于 它 们 对 放 射 线 的 感 度 不 高, 而 且 需 要 是 使 用 液 化 氮 气 进 行 低 之 -196C 的 冷 却 而 且 需 要 借 助 光 敏 管 来 转 换 光 电 信 号 所 以 它 们 不 易 做 到 小 型 化 CdTe 具 有 高 感 度, 可 以 在 常 温 的 状 态 下 发 挥 比 以 往 产 品 更 加 具 有 优 越 的 特 性 对 能 量 100keV 放 射 线 的 只 需 要 2mm 厚 的 CdTe 来 制 作 探 测 器, 感 度 是 silicone 的 10 倍 而 且 不 需 要 冷 却 设 备 CdTe 可 以 用 在 射 线 的 测 量 ( 诊 断 上 ) 和 低 能 射 线 的 测 定 使 用 CdTe 探 头 的 各 类 器 械 都 能 做 到 轻 便, 小 型 具 有 更 高 的 分 辨 率 的 探 测 装 置 现 在 已 经 开 发 的 产 品 有 小 型 伽 马 照 相 机 和 各 种 X 射 线 γ 射 线 探 测 器 在 研 究 开 发 CT PET 的 探 测 器 的 开 发 中 已 经 走 向 成 熟 化 4

17 目 录 前 言 1 问 题 -:XRD 数 据 分 析 讨 论 2 问 题 二 : 双 相 合 金 晶 胞 参 数 的 测 定 8 问 题 三 : 很 少 的 粉 末 样 品 怎 么 做 粉 末 XRD 9 问 题 四 : 不 同 掺 杂 金 属 量 的 TiO2 看 晶 形 的 变 化 与 是 否 将 金 属 离 子 掺 进 去 怎 么 做 11 问 题 五 :XRD 拆 峰 问 题 如 何 解 决 12 问 题 六 : 关 于 XRD 知 识 的 问 题 13 问 题 七 :XRD 样 品 相 组 成 分 析 13 问 题 八 : 纳 米 复 合 物 怎 么 测 XRD 16 问 题 九 : 怎 样 在 origin 中 处 理 XRD 图 16 问 题 十 :XRD 峰 强 度 问 题 17 问 题 十 一 : 样 品 量 少 能 做 XRD 粉 末 衍 射 吗 17 问 题 十 二 :4 种 xrd 分 析 软 件 功 能 优 劣 评 比 18 问 题 十 三 : 用 origin 做 好 看 的 XRD 图 19 问 题 十 四 : 使 用 XRD 衍 射 是 否 可 以 得 到 某 粉 末 中 的 金 属 含 量 20 问 题 十 五 : 如 何 扣 除 粉 末 XRD 仪 器 固 有 半 高 宽 21 问 题 十 六 : 用 XRD 测 织 构, 样 品 如 何 制 备 21 问 题 十 七 : 小 角 度 XRD 与 介 孔 有 序 的 关 系 22 问 题 十 八 :XRD 分 析 时 候 主 要 看 哪 几 个 指 标 22 问 题 十 九 :EDS 与 XRD 的 区 别 23 问 题 二 十 :xrd 的 文 本 导 入 excle 中 的 问 题 23 1

18 前 言 通 过 在 小 木 虫 中 检 索 关 键 词 XRD, 发 现 大 多 数 提 问 及 回 答 都 很 经 典, 而 且 大 多 数 问 题 都 是 我 们 常 见 的, 为 了 对 小 木 虫 这 些 珍 贵 的 资 源 做 一 保 护, 也 为 了 大 家 查 询 的 方 便, 特 此 把 大 家 的 提 问 和 回 答 进 行 了 整 理, 做 此 电 子 书 发 表, 以 后 会 继 续 整 理 此 类 资 源, 希 望 大 家 满 意, 多 多 支 持! 由 于 本 人 水 平 有 限, 如 有 不 足 之 处 敬 请 各 位 虫 友 多 多 批 评 指 正! 谢 谢! 特 此 感 谢 所 有 在 小 木 虫 中 发 表 XRD 贴 子 及 回 贴 的 虫 友! 大 家 辛 苦 了! 编 者 :rabbit 年 10 月 1 日 2

19 问 题 -:XRD 数 据 分 析 讨 论 Huangck: XRD 分 析 是 材 料 分 析 最 基 本 和 最 常 见 的 分 析 技 术, 我 们 可 以 通 过 它 的 数 据 分 析 出 晶 相 晶 向 成 分 晶 粒 大 小 等 数 据, 一 般 情 况, 我 们 借 助 PCPDFWIN 和 Jade 辅 助 分 析, 但 是 一 般 人 分 析 只 是 较 为 浮 浅, 对 软 件 一 些 功 能 的 操 作 还 为 挖 掘 出 来, 大 家 在 分 析 时 对 于 数 据 分 析 的 小 技 巧, 心 得 讲 来 分 享 分 享, 让 我 们 也 能 较 好 的 分 析 数 据 先 找 到 了 两 个 基 本 的 教 程, 里 面 有 pdfwin 和 jade 的 使 用 基 本 的 使 用 方 法 台 湾 国 立 成 功 的 PCPDF 的 pdfwin 的 教 程,( 没 法 上 传 附 件, 只 好 给 出 连 接 ) 和 国 内 的 Jade 数 据 操 作 说 明 但 两 个 讲 的 都 较 肤 浅, 对 于 如 何 分 析 晶 相, 晶 胞 参 数, 晶 粒 大 小, 扣 背 底 等 都 没 有 说 明, 希 望 高 手 能 给 讲 解 一 下 回 答 如 下 : waie_403: 如 果 用 步 长 为 0.02 度 的 x 射 线 仪 扫 描 得 到 的 XRD 直 接 算 出 来 的 晶 胞 参 数 是 不 足 信 的 好 多 文 章 还 在 煞 有 其 事 的 讨 论 晶 胞 参 数 的 变 化, 我 觉 得 这 一 点 是 不 可 取 的 Hhxflee: 我 现 在 分 析 主 要 用 search-match 结 合 pcpdfwin, 当 然 功 能 相 对 简 单, 只 能 扣 背 底 剥 离 K-aipha2 线 Wangzb: 我 认 为 在 保 证 你 的 XRD 数 据 准 确 的 前 提 下, 应 该 充 分 利 用 XRD 给 我 们 的 信 息, 包 括 角 度, 强 度 及 峰 型 方 面 的 信 息 大 多 人 只 是 简 单 的 利 用 角 度 方 面 的 信 息 进 行 相 分 析, 求 晶 胞 参 数, 却 忽 略 了 强 度 方 面 的 丰 富 信 息, 而 这 与 你 的 晶 胞 内 部 的 原 子 位 置 有 直 接 的 联 系 Loseman: 其 实 jade 用 来 算 晶 粒 大 小 并 不 是 非 常 准 确,jade 最 强 的 功 能, 我 感 觉 是 指 标 化, 然 后 可 以 结 合 gsas 之 类 软 件 进 行 晶 胞 参 数 修 正 另 外, 运 用 jade 跟 DB98 结 合, 计 算 混 合 物 的 百 分 含 量, 也 是 一 个 很 值 得 推 广 的 方 法 3

20 Xxxia: 从 XRD 数 据 的 衍 射 角 度 分 布 上 我 们 可 以 获 取 晶 胞 的 形 状 及 其 晶 格 参 数, 而 从 衍 射 强 度 上 我 们 又 可 以 得 到 晶 胞 内 的 详 细 信 息, 比 如 原 子 的 种 类 及 空 间 位 置, 同 时 也 能 得 到 材 料 择 优 取 向 等 信 息. Zirconia: 推 荐 yuanse 就 jade 使 用 所 做 的 资 料 摘 取 如 下 ( 无 图 片 ): NO1 Jade5.0 的 安 装 和 设 置 : Jade5.0 都 是 自 动 安 装 的, 这 不 成 问 题 要 把 PDF 卡 片 引 入, 先 将 ICDD 的 光 盘 插 入, 然 后 pdf/setup/select all/, 其 它 按 提 示 进 行 可 以 对 优 选 项 进 行 设 置 : EDIT/preference/, 里 面 包 括 了 对 显 示 窗 口 的 设 置, 仪 器 参 数 的 设 置, 打 印 输 出 的 设 置 等, 一 般 来 说 按 默 认 就 行, 我 本 人 则 喜 欢 将 MISC 栏 里 的 Materials Data, Inc. 改 为 我 自 己 的 大 名, 哈 哈 No2 数 据 的 输 入 : Jade 软 件 可 以 直 接 读 取 Rigaku Bruker Philips Scintag 等 很 多 衍 射 仪 的 原 始 数 据 打 开 File\patterns, 将 出 现 如 附 件 中 所 示 画 面, 先 (I) 找 到 你 文 件 位 置, 从 (III) 的 下 拉 框 中 选 择 你 的 数 据 格 式, 按 (II) 选 择 很 多 仪 器 输 出 文 件 的 格 式 都 是 *.raw, 实 际 上 都 是 不 一 样 的, 但 格 式 选 错 了 也 没 关 系, 软 件 会 给 你 自 动 转 到 合 适 的 格 式 中 去 的 高 级 一 点 的 : 有 一 些 数 据 格 式 在 (III) 的 下 拉 框 中 没 有, 比 如 最 常 见 的 txt,xy 等, 此 时 你 可 以 自 己 动 手 设 置, 在 以 上 的 数 据 输 入 面 板 中, 点 击 工 具 栏 上 的 import", 进 入 格 式 设 置 画 面, 如 附 件 所 示,a 区 为 注 释 区,b 区 为 数 据 格 式 区, 对 于 最 简 单 的 一 列 角 度, 一 列 强 度 的 数 据 格 式,a 区 不 用 填 写,b 区 在 angle column 前 打 上 勾, 数 据 从 第 1 行 开 始 读, 每 行 1 列 数 据, 强 度 数 据 从 第 8 行 开 始 ( 角 度 不 算 ), 角 度 从 1 至 6 列, 所 得 数 据 格 式 即 为 附 件 中 所 示 的 数 据 格 式 你 也 可 以 按 照 自 己 的 数 据 格 式 进 行 自 由 改 动, 如 果 a 区 中 表 明 第 1 行 有 说 明 文 字, 则 数 据 从 第 2 行 读 入, 相 应 在 b 区 就 将 data starts 改 成 2 做 完 上 面 的 工 作 后, 将 文 件 后 缀 改 为 你 的 数 据 后 缀 ( 箭 头 所 指 ), 再 将 该 格 式 保 存 下 来 便 可 大 功 告 成 了 No 3 基 本 功 能 使 用 : 平 滑, 扣 背 底 一 张 XRD 图 谱 出 来, 往 往 因 为 有 空 气 散 射, 漫 散 射, 荧 光 以 及 样 品 结 晶 差 等 等 原 因 而 造 成 图 谱 上 存 在 许 多 毛 刺 和 较 高 的 背 底, 虽 然 提 高 X 光 强 度 能 成 倍 提 高 信 噪 比, 然 而 有 时 受 仪 器 和 样 品 所 限, 这 两 项 功 能 需 要 用 到 但 根 据 我 个 人 的 经 验, 要 尽 量 少 使 用 平 滑 和 扣 背 底, 因 为 这 两 项 操 作 带 来 的 可 能 后 果 就 是 将 一 些 微 弱 的 有 用 信 息 一 概 抹 掉 4

21 了, 特 别 注 意 的 是, 如 果 将 数 据 用 来 做 Rietveld 精 修, 更 不 要 进 行 这 两 项 操 作 当 然, 如 果 是 将 图 谱 打 印 出 来 给 别 人 看, 适 当 进 行 平 滑 和 扣 背 底 也 是 个 不 错 的 选 择 1 平 滑 打 开 Filters/smooth pattern 或 在 快 捷 工 具 栏 中 右 键 点 击 也 可 随 后 将 出 现 一 个 悬 浮 框, 最 上 面 的 一 栏 中 方 块 可 以 直 接 用 鼠 标 拖 动, 大 家 试 试 看 图 谱 会 有 什 么 变 化, 拖 到 什 么 位 置, 根 据 情 况 而 定, 我 的 经 验 是 将 方 块 拖 到 尖 峰 的 底 部 出 现 倒 生 的 毛 刺 之 前 再 下 面 有 parabolic filter" 和 quartic filter" 的 选 择, 选 择 后 一 个 的 效 果 稍 好 再 下 面 还 有 选 择 框, 我 一 般 都 不 管 它 作 完 以 上 操 作 后, 再 用 鼠 标 左 键 点 击 快 捷 工 具 栏 中 的 平 滑 图 标 即 可 2 扣 背 底 打 开 analyze/fit background 或 在 快 捷 工 具 栏 中 右 键 点 击 也 可 随 后 也 出 现 一 个 如 附 件 中 所 示 的 悬 浮 框,(I) 处 所 示 代 表 了 背 底 拟 合 的 级 数, 点 击 越 靠 前, 该 级 数 越 高, 也 可 在 右 边 选 择 是 一 次 拟 合, 抑 或 二 次 和 三 次 拟 合, 试 情 况 而 定, 背 底 偏 离 线 性 越 远, 则 拟 合 的 级 数 要 求 越 高 背 底 曲 线 用 黄 线 表 示, 红 点 代 表 了 背 底 在 局 部 的 最 高 点, 左 键 点 击 图 谱 上 的 某 一 处 便 可 在 此 处 添 加 红 点, 右 键 点 击 红 点 可 以 消 除 该 点 背 底 是 否 拟 合 好 要 靠 肉 眼 观 察 II 所 指 为 背 底 以 下 和 以 上 的 面 积, 可 以 用 来 粗 略 估 计 样 品 的 结 晶 度 以 上 完 成 后 点 击 removal" 即 可 No 4 寻 峰 和 峰 型 拟 合 1 寻 峰 在 寻 峰 之 前 最 好 用 标 样 校 正 过 2theta 值, 这 些 都 是 仪 器 操 作 人 员 的 事 情, 我 就 不 说 了 打 开 analyze/find peaks, 或 右 键 单 击 快 捷 工 具 栏 中 的 图 标 出 现 一 个 悬 浮 框, 在 search 里 面 可 以 对 寻 峰 的 判 据 进 行 设 置, 大 家 可 以 改 动 不 同 的 限 制 条 件, 然 后 按 apply 看 看 有 什 么 变 化 在 Label 里 面 主 要 是 可 以 选 定 标 注 的 内 容, 如 d 值,2 theta 值, 半 峰 宽, 强 度 等, 这 些 大 家 多 试 几 次 就 OK 了 如 果 要 将 寻 峰 结 果 列 出, 按 下 report 即 可 也 可 以 自 己 手 动 直 接 在 图 谱 上 标 峰, 大 家 可 以 看 到 有 一 个 悬 浮 式 快 捷 编 辑 框 edit toolbar, 左 键 点 击 第 3 个 图 标 然 后 就 可 以 直 接 在 峰 顶 标 注, 如 果 同 时 按 住 Ctrl 键, 则 可 以 在 图 谱 的 任 何 位 置 上 进 行 标 注 如 果 要 去 掉 某 个 峰 的 标 注, 则 用 鼠 标 将 竖 线 拖 到 与 峰 的 标 注 线 重 叠, 出 现 红 颜 色 之 后 点 击 右 键 即 可 如 果 要 删 除 所 有 的 峰 的 标 注, 在 窗 口 中 点 击 右 键, 选 定 Erase all 即 可 2 峰 型 拟 合 如 果 要 得 到 精 确 的 峰 型, 峰 位 信 息, 一 般 都 要 经 过 峰 型 拟 合,JADE 提 供 了 单 峰 拟 合 5

22 的 功 能 在 峰 型 拟 合 前 不 要 进 行 平 滑 和 扣 背 底, 也 不 主 张 预 先 自 动 寻 峰 就 像 前 面 一 位 朋 友 说 的, 对 于 重 叠 峰 的 分 离 比 较 有 难 度, 也 可 能 会 导 致 软 件 罢 工 ( 我 也 遇 到 过 这 种 情 况 ), 但 对 于 多 数 人 来 说, 峰 型 拟 合 就 等 同 于 分 峰, 因 此 面 对 重 叠 峰 是 不 可 避 免 的, 我 的 建 议 是 高 角 度 的 峰 舍 弃, 并 且 分 峰 要 一 小 段 接 一 小 段 地 进 行 ( 背 底 严 重 的 除 外 ) 先 在 图 谱 上 选 好 角 度 范 围, 在 编 辑 栏 中 左 键 点 击 第 7 个 图 标, 然 后 再 右 键 点 击, 将 出 现 一 个 峰 型 拟 合 的 工 作 框 ( 也 可 通 过 analyze/fit peak profile), 然 后 选 定 你 的 峰 ( 注 意 排 除 Kalfa2) 或 者 按 下 initialize, 再 按 下 refine 即 可 有 时 不 管 怎 样 似 乎 都 拟 合 不 好, 此 时 可 在 工 作 框 中 调 整 峰 型 函 数, 以 及 Exponent 和 lorentzian 的 值, 也 可 以 调 整 背 底 的 类 型 等, 另 外, 可 以 重 新 确 定 峰 位, 去 掉 一 个 计 算 峰 也 可 以 用 鼠 标 的 右 键 拟 合 好 坏 的 标 准 除 了 看 R 因 子 外, 主 要 是 观 察 差 值 线 按 下 report 直 接 查 看 结 果, 里 面 也 有 一 些 设 置, 如 要 修 正 的 参 数, 晶 粒 大 小 计 算 的 根 据 等, 大 家 在 实 践 中 多 试 试, 看 看 结 果 会 有 什 么 不 同 在 结 果 的 列 表 中, 选 定 复 选 框 可 以 将 该 峰 定 义 为 背 底, 一 行 被 选 定 ( 在 图 谱 上 该 峰 的 标 注 线 显 示 红 色 ), 按 下 Erase 删 除, 其 它 栏 目 大 家 都 比 较 熟 悉, 最 后 一 项 为 晶 粒 大 小 的 计 算 结 果, 要 注 意 的 是, 这 种 晶 粒 大 小 的 计 算 是 建 立 在 仪 器 的 实 际 宽 化 曲 线 已 存 入 的 基 础 上 的, 否 则 就 按 默 认 的 仪 器 曲 线 ( 软 件 自 带 ), 但 不 同 仪 器 有 不 同 的 宽 化 曲 线, 因 此 最 好 自 己 建 立, 这 也 是 仪 器 操 作 人 员 的 事 情, 我 就 不 多 讲 了, 如 果 有 朋 友 感 兴 趣, 可 以 和 我 直 接 交 流 再 后 面 的 事 就 是 按 下 export 进 行 保 存 了 大 家 都 很 关 注 在 Jade 中 如 何 进 行 晶 胞 修 正 的 问 题, 实 际 上, 晶 胞 修 正 和 指 标 化 是 结 合 在 一 起 的, 因 此, 如 果 大 家 不 是 对 已 知 晶 系 很 有 把 握 的 话, 最 好 在 修 正 之 前 都 预 先 进 行 指 标 化 以 判 断 或 确 证 晶 系 在 指 标 化 之 前, 大 家 有 几 项 工 作 需 预 先 进 行, 一 是 2theta 校 正 ( 用 标 样 即 可 ); 二 是 相 分 析, 如 果 是 二 相 甚 至 多 项 共 存, 则 归 属 峰 的 时 候 要 非 常 仔 细 三 是 峰 型 拟 合 确 定 峰 位 ( 如 果 有 重 叠 峰 则 更 加 必 要 ); 我 个 人 认 为, 指 标 化 最 关 键 的 一 步 是 确 定 峰 位, 选 取 的 峰 最 好 是 低 角 度 的 独 立 峰, 而 且 选 取 的 峰 的 数 量 并 非 多 多 益 善, 只 要 满 足 了 不 同 的 晶 系 要 求 即 可, 遇 到 重 叠 峰 的 时 候 一 定 要 小 心! 做 好 上 述 工 作 之 后, 下 一 步 就 是 options/pattern indexing, 出 现 一 个 面 板, 在 你 的 晶 系 前 划 勾, 然 后 选 择 指 标 化 方 式, 建 议 是 从 快 (rapid indexing) 到 慢 (exhaustive indexing), 再 下 面 有 2 theat error 一 栏, 如 实 填 上 即 可, 晶 胞 参 数 最 大 值 最 好 填 的 大 一 点, 其 它 的 按 默 认, 另 外, 对 于 一 些 做 有 机 大 分 子 晶 体 的 朋 友 来 说, 晶 胞 密 度 可 能 比 较 重 要, 那 就 要 把 Z 值 和 化 学 式 输 入, 根 据 晶 胞 体 积 软 件 会 自 动 给 出 的 完 成 上 述 步 骤 之 后, 就 go 吧, 软 件 会 按 照 一 定 的 排 列 方 式 将 很 多 种 可 能 的 结 果 一 一 列 出 来,fm 值 越 小, 结 果 的 可 信 度 就 越 高, 有 时 会 发 现 你 认 为 正 肯 定 确 的 空 间 群 没 6

23 有 出 现 在 结 果 中, 不 要 紧, 在 "space group" 旁 边 有 一 个 '?', 点 击 它 一 些, 看 看 有 没 有 找 到, 晶 体 学 上, 很 多 空 间 群 都 统 属 于 同 一 点 群, 因 此 在 指 标 化 时, 它 们 都 是 等 同 的 当 你 选 取 其 中 的 一 个 指 标 化 结 果 时, 相 应 的 就 会 在 图 谱 上 出 现 一 系 列 黄 色 的 指 标 化 的 衍 射 峰 位, 你 可 以 一 一 与 实 际 的 衍 射 位 对 应, 看 看 结 果 是 否 准 确 有 时 一 个 结 果 也 没 有 得 到, 有 可 能 的 原 因 是 选 取 得 峰 不 对,2theta 偏 差 不 对, 选 择 的 晶 系 不 对, 也 有 可 能 最 大 晶 胞 值 太 小, 或 者 fm 截 取 值 太 低 的 缘 故 那 就 重 新 再 来 吧 接 下 来 的 事 情 就 比 较 容 易 了, 先 选 定 正 确 的 结 果 ( 蓝 ), 点 击 Refine, 出 现 Cell Refinement 的 控 制 面 板, 再 点 击 Refine, 你 就 可 以 得 到 精 确 的 晶 胞 参 数,esd 表 示 的 是 标 准 偏 差 如 果 你 已 知 了 空 间 群, 并 且 选 峰 正 确 ( 手 动 ), 那 么 你 也 可 以 直 接 options / Cell Refinement /Refine, 打 开 reflections', 看 看 偏 差 多 大, 它 可 以 作 为 指 标 化 和 晶 胞 修 正 的 结 果 输 出 NO.5 物 相 鉴 定 我 以 前 用 过 专 门 的 PDF 软 件 做 物 相 鉴 定, 但 是 感 觉 比 较 费 神, 最 重 要 的 是 不 能 导 入 实 验 的 衍 射 谱, 除 三 强 线 外 的 其 它 谱 线 要 靠 人 工 去 和 标 准 谱 一 一 对 应, 给 准 确 判 定 带 来 不 少 困 难 JADE 在 这 方 面 还 是 蛮 出 色 的, 只 需 轻 点 鼠 标, 很 快 就 能 出 结 果, 并 且 非 常 直 观, 易 于 判 别, 这 主 要 得 益 于 它 具 有 强 大 的 图 谱 处 理 综 合 功 能 以 及 先 进 的 图 谱 鉴 定 方 法, 在 此 不 作 多 讲, 主 要 说 说 如 何 具 体 运 用 在 进 行 物 相 鉴 定 之 前, 最 好 尽 量 多 地 知 道 样 品 的 元 素 信 息, 有 很 多 朋 友 在 作 定 性 分 析 之 前, 总 是 不 愿 意 告 知 元 素 组 成, 甚 至 有 人 要 用 XRD 去 判 别 元 素, 这 些 都 是 对 XRD 物 相 鉴 定 的 一 种 曲 解 XRD 的 作 用 对 象 只 能 是 相, 而 且 是 结 晶 相 同 一 种 结 构, 往 往 它 的 化 学 组 成 形 式 可 以 有 成 百 上 千 种, 而 同 一 个 化 学 组 成, 它 也 可 以 存 在 多 种 结 构, 前 一 个 问 题 的 解 决 主 要 靠 化 学 分 析, 后 一 个 问 题 的 解 决 则 非 XRD 莫 属 (TEM 也 能, 但 不 普 遍 ) 在 进 行 物 相 鉴 定 之 前, 预 先 作 背 底 扣 除, 最 好 不 平 滑 右 键 点 击 工 具 栏 上 的 S/M, 出 现 一 设 置 面 板, General 里 面 首 先 是 样 品 类 别 的 选 定, 一 般 而 言, 我 都 将 类 选 得 大 一 些, 以 防 不 测 除 了 物 性 类 别 外, 其 它 的 还 有 诸 如 计 算 谱, 结 构 被 无 机 晶 体 结 构 数 据 库 收 录 的 图 谱 等 再 下 面 是 一 些 复 选 框, 如 单 相 鉴 定, 有 否 择 优 取 向, 是 否 自 动 匹 配, 以 及 化 学 元 素 限 定 等 等 最 后 一 项 是 最 常 用 到 的, 复 选 use Chemistry, 点 击 Chemistry, 出 现 元 素 周 期 表, 直 接 点 击 你 确 定 的 元 素, 一 次 为 可 能 有, 二 次 为 肯 定 有, 建 议 点 击 一 次 变 为 蓝 色 即 可, 然 后 OK 除 Chemistry 外, 其 它 的 诸 如 Formula,Unit Cell 等 等 也 可 以, 但 都 不 常 用 对 于 一 般 的 用 户 来 说, 完 成 上 述 操 作 即 能 进 行 下 一 步 的 工 作 点 击 设 置 面 板 上 的 OK, 将 出 现 检 索 结 果, 一 般 默 认 按 可 信 度 排 列, 点 击 名 称, 在 图 谱 上 就 会 出 现 对 应 的 谱 线, 在 复 选 框 内 打 勾, 就 表 示 选 定 到 此 为 止, 基 本 的 操 作 7

24 就 算 完 成 幻 影 无 痕 : 我 觉 得 去 参 考 一 下 这 本 书 比 较 好 : 现 代 物 理 测 试 技 术. 作 者 :, 梁 志 德. 出 版 机 构 :, 冶 金 工 业 出 版 社. ISBN :, 书 中 对 XRD 做 了 专 门 的 介 绍! jinbo8125: 清 华 材 料 论 坛 那 里 的 讨 论 更 加 深 入 一 些, 可 以 到 那 边 去 学 Cntristone: 谢 我 测 过 一 种 晶 体 的 xrd 结 果 发 现 不 同 的 强 度 这 说 明 了 什 么 呢 请 各 位 指 点, 谢 Zirconia: 若 是 同 一 个 样 品 XRD 强 度 不 重 复, 在 仪 器 正 常 的 情 况 下, 说 明 可 能 有 择 优 取 向 ( 尤 其 片 状 针 棒 状 极 易 发 生 ), 可 加 入 非 晶 物 质 如 淀 粉 予 以 消 弱 问 题 二 : 双 相 合 金 晶 胞 参 数 的 测 定 Buaahao: 我 做 了 一 个 双 相 合 金 的 xrd. 这 个 合 金 的 晶 胞 参 数 怎 么 算 呢? 双 相 合 金 中, 一 种 为 hcp, 一 种 为 bcc. 我 想 得 到 hcp 相 的 参 数, 是 不 是 只 要 把 hcp 相 的 衍 射 峰 标 定 后, 计 算 就 可 以 了? 另 外 大 家 处 理 相 的 晶 胞 参 数 的 时 候, 都 使 用 的 是 average lattice constants, 还 是 根 据 某 个 晶 面 算 出 的 参 数? 哪 个 更 可 靠 呢? 晶 面 的 选 择 有 要 求 么? 谢 谢? 回 答 如 下 : Whulsz: 我 以 前 试 过, 同 一 个 样 品 如 果 x 光 测 试 的 位 置 不 同, 那 么 XRD 的 数 据 还 是 有 很 大 的 差 别 Baosan 俺 是 个 新 手, 大 家 多 多 讨 论 呀 以 前 测 过 xrd 的 数 据, 同 楼 上 的 说 得 差 不 多, 不 同 8

25 区 域, 不 同 机 器 测 的 峰 强 都 不 一 样, 所 以 就 没 有 考 虑 用 峰 强 来 做 深 入 的 分 析 lzg321: jade 好 像 在 标 定 未 知 晶 体 结 构 的 花 样 时, 好 像 会 有 不 少 的 难 度! xingzhu10755: 深 有 感 触, 感 觉 现 在 用 的 软 件 分 析 进 行 科 学 探 讨 误 差 太 大 了 Punkx: 一 般 用 xrd 测 量 晶 粒 尺 寸 小 于 100 纳 米, 若 是 大 于 100nm 的 晶 粒 尺 寸 怎 么 计 算, 根 据 XRD 数 据 Liangzaili: highscore 不 是 更 好 吗? Wustliang: 我 是 做 粉 末 衍 射 样 品 的, 在 这 里 只 就 粉 末 衍 射 说 一 点 看 法 pcpdfwin 的 功 能 比 较 单 一, 如 果 想 做 的 精 细 就 要 求 从 一 开 始 样 品 的 制 备 与 众 不 同 首 先 粉 末 衍 射 要 求 样 品 的 粒 度 要 在 目, 当 然 理 想 状 态 是 1um, 但 在 实 际 上 很 难 做 到, 即 使 研 磨 到 1um 了, 晶 格 也 破 坏 的 差 不 多 了 其 次 调 整 衍 射 仪, 一 般 放 个 多 晶 Si 片 就 可 以 了, 检 查 仪 器 的 状 态 当 然 在 实 际 测 量 的 时 候 最 好 是 在 样 品 里 加 入 内 标 相, 这 样 很 多 影 响 因 素 就 不 用 一 一 校 正 了 扫 描 的 步 径 不 是 越 小 越 好, 一 般 也 就 可 以 了 因 为 做 结 构 精 修 时, 要 求 步 径 为 最 小 FWHM 的 1/10 也 就 足 够 了 最 强 计 数 要 在 之 间 问 题 三 : 很 少 的 粉 末 样 品 怎 么 做 粉 末 XRD Iceray 粉 末 样 品, 苦 于 量 奇 少, 怎 么 做 粉 末 XRD? 我 试 过 在 玻 片 上 沉 积 一 层 样 品 的 方 法 但 出 来 的 是 玻 璃 的 散 射, 根 本 没 峰 在 这 个 帖 求 助 : 用 XRD 测 织 构, 样 品 如 何 制 备 呢? 作 者 : gqken 发 布 日 期 : 上 看 过 有 说 用 样 品 分 散 到 乙 醇 中, 滴 到 上 面 做 的, 但 是 这 种 方 法 能 用 在 粉 末 衍 射 上 吗? 我 这 里 的 XRD 是 BRUCKER 的, 性 能 一 般 请 问, 有 什 么 更 好 的 办 法 吗? 或 者 有 人 试 过 分 散 到 乙 醇 中 的 方 法 吗, 效 果 怎 么 样 回 答 如 下 : 9

26 cad_0: 看 有 多 少 啦, 一 般 只 要 够 堆 积 超 过 槽 的 上 平 面 就 可 以 了 不 用 全 部 扑 满 的, 只 要 能 在 中 间 堆 积 个 小 山, 那 玻 片 一 压 就 可 作 了 Jiazang: 如 果 条 件 允 许, 不 妨 自 己 做 一 个 样 品 架, 然 后 把 衍 射 仪 的 狭 缝 调 小 一 些, 这 样 可 能 能 够 解 决 你 的 问 题! Iceray: 少 到 几 乎 就 没 有 的 地 步, 我 是 用 气 相 扩 散 做 的, 大 概 能 有 零 点 零 几 克 对 小 山 的 方 法 根 本 不 够 用 衍 射 是 系 里 公 用 的 我 不 太 可 能 调 仪 器 参 数 我 主 要 想 问 有 朋 友 用 过 乙 醇 分 散 的 方 法 吗 sima022225: 用 过, 不 过 效 果 我 用 的 时 候 不 是 很 好, 做 出 来 晶 相 不 好 ( 我 是 做 TiO2 的 ) Hqzhang: 能 做, 我 知 道 现 在 的 单 晶 衍 射 仪 就 可 以 做 虽 然 不 是 单 晶, 但 单 晶 衍 射 仪 安 了 附 件 的 话 可 以 测 xrd 我 们 系 的 就 可 以 也 用 不 了 多 少 样 品 Iceray: TiO2 的 峰 本 来 就 有 点 复 杂 你 做 得 是 粉 末 衍 射 吗 你 们 的 仪 器 是 啥 型 号 的 我 做 得 是 CaCO3 峰 很 简 单 的 Jiazang: LZ 能 否 考 虑 电 子 衍 射? cad_0: 那 就 再 作 一 些 样 品 吧, 我 这 里 不 够, 就 又 做 了 不 少 样 品 一 定 要 够, 要 不 是 后 期 的 性 质 就 不 好 作 了 wanwei006: 喷 在 铜 网 上 试 试 看 10

27 问 题 四 : 不 同 掺 杂 金 属 量 的 TiO 2, 看 晶 形 的 变 化 与 是 否 将 金 属 离 子 掺 进 去, 怎 么 做 哲 舟 : 我 作 出 了 掺 金 属 的 TiO 2, 现 在 有 不 同 掺 杂 量 的 样 品, 也 有 在 最 佳 浓 度 时 不 同 灼 绕 温 度 的 样 品, 我 要 做 XRD, 看 看 晶 形 的 变 化 与 是 否 将 金 属 离 子 掺 进 去 了, 因 为 我 降 解 污 染 物 的 结 果 是 500 度 的 与 掺 铁 量 为 0.05% 的 最 好, 用 检 测 来 证 明, 上 面 两 组 样 品, 选 哪 个 好 啊? 有 什 么 区 别 呢? 是 不 是 都 要 做 的 必 要 啊? 回 答 如 下 : Juloong: Quote: 看 看 晶 形 的 变 化 与 是 否 将 金 属 离 子 掺 进 去 了 这 个 必 须 至 少 选 三 组 样 品 吧 1, 没 有 掺 杂 的 ;2, 最 佳 掺 杂 ;3, 过 量 掺 杂 Quote: 最 佳 浓 度 时 不 同 灼 绕 温 度 也 至 少 要 选 三 组 吧 : 1, 低 于 最 佳 温 度 ;2, 最 佳 温 度 ;3 高 于 最 佳 温 度 当 然, 如 果 感 觉 三 组 不 够 充 分 的 话, 你 可 以 多 测 几 组 Juloong: 做 XRD 需 要 样 品 的 量 很 少, 一 药 匙 已 经 不 少 了 Noontgc: 如 果 是 简 单 看 一 下, 有 没 有 掺 杂 进 去, 把 哪 个 0.05 的 样 品 做 一 下 xrd, 看 有 没 有 掺 杂 物 质 的 峰, 如 果 没 有, 就 可 能 掺 杂 进 去 了, 如 果 有 掺 杂 物 质 的 峰 出 现, 有 两 种 情 况 : 1 是 没 有 掺 杂 进 去, 2 是 掺 进 去 少 量. 如 果 第 二 种 情 况 出 现, 这 时 候 可 以 对 第 二 种 情 况 进 行 详 细 的 分 析. 再 做 几 个 样 品, 比 如 掺 杂 量 分 别 为 :0.01%,0.025%,0.05%,0.01% 等, 分 别 去 做 xrd, 如 果 在 0.05% 时 出 现 了 杂 质 峰, 也 就 是 掺 杂 物 质 的 峰, 说 明 掺 杂 物 质 在 被 掺 杂 物 质 中 的 溶 解 度 在 0.05% 左 右. 11

28 问 题 五 :XRD 拆 峰 问 题 如 何 解 决 liuds72: 合 成 的 物 质 存 在 多 个 相, 它 们 每 个 相 的 模 拟 衍 射 的 数 据 都 有 了, 也 得 到 了 他 们 混 合 的 物 相 的 XRD 数 据 和 图 谱, 如 何 将 混 合 的 物 相 的 XRD 图 谱 拆 开, 算 出 这 其 中 各 相 的 含 量 有 这 样 的 XRD 拆 峰 软 件 吗? 回 答 如 下 : w6y8d0: 用 Fullprof 做 全 谱 计 算, 就 可 以 其 中 各 相 的 含 量 Ossolicp: origin 软 件 也 可 以 以 origin7.0 为 例 子, 将 peak fitting session 插 件 托 到 origin 界 面, 就 回 出 现 一 个 分 峰 的 按 钮, 点 击, 就 可 以 按 照 提 示 将 多 峰 分 离, 计 算 比 例 请 楼 主 试 试 :) liuds72: 这 样 是 人 为 分 离 不 了 的, 因 为 多 相 的 晶 体 粉 末 数 据 是 很 各 个 独 立 相 的 峰 形 的 叠 加 的,origin 是 处 理 不 了 了, 因 为 你 根 本 就 不 知 道 那 个 峰 要 分 开 的, 不 知 道 那 位 DX 知 道 search match 软 件 的 用 法, 好 象 这 个 软 件 有 这 个 功 能, 恳 请 帮 忙! Jiazang: 其 实 峰 的 拆 分 用 XPS 的 分 析 软 件 也 很 好 用! 不 知 LZ 兄 弟 是 否 已 经 解 决 了 这 个 问 题! LZ 兄 弟, 我 很 惭 愧, 用 XPS 的 相 关 软 件 拆 分 XRD 中 相 互 重 叠 和 屏 蔽 的 峰, 只 是 提 供 一 种 很 普 通 的 数 学 工 具, 可 以 将 每 一 个 峰 的 峰 位 形 状 通 过 拟 合 的 方 式 提 炼 出 来, 可 以 确 定 体 系 中 的 物 相, 这 个 应 该 是 没 有 什 么 问 题 的 但 是 如 果 说 要 确 定 每 一 种 物 相 的 相 对 含 量, 这 个 虽 然 也 有 人 说 XRD 能 够 大 致 测 试 出 来, 但 是 结 果 可 信 度 很 差 的, 而 且 鄙 人 也 没 有 采 用 这 种 方 法 作 过 我 可 以 建 议 LZ, 在 确 定 物 相 之 后, 采 用 元 素 分 析 的 方 式 测 出 每 一 种 元 素 的 含 量 ( 半 定 量 ), 然 后 由 元 素 含 量 来 推 导 每 个 物 相 的 含 量 ( 半 定 量 ) 惭 愧 鄙 人 见 识 浅 薄, 不 知 我 说 的 有 没 有 用! Avad: 通 过 XPS 分 峰, 可 以 确 定 每 个 物 相 的 成 分, 准 确 程 度 靠 分 峰 操 作 控 制 如 果 是 同 一 个 元 素 形 成 多 个 物 相, 要 十 分 准 确 区 分 还 是 有 一 定 难 度, 因 为 不 同 物 相 的 峰 位 可 能 差 别 才 1 或 者 零 点 几 度 要 很 精 确 地 确 定 成 分, 建 议 使 用 化 学 方 法 12

29 XRD 是 定 性 的 测 试, 要 计 算 具 体 含 量, 也 不 是 十 分 现 实 通 过 Fullprof 是 相 对 成 熟 的 方 法, 但 是 不 知 道 你 的 单 一 物 相 峰 是 否 有 重 合 的? 问 题 六 : 关 于 XRD 知 识 的 问 题 yanghu5220: 我 现 在 想 找 一 个 JADE 上 面 没 有 的 物 质 的 XRD 的 标 准 衍 射 卡, 我 知 道 了 该 物 质 的 晶 格 常 数 和 所 属 的 空 间 群, 可 以 通 过 什 么 软 件 计 算 出 它 的 粉 末 衍 射 卡? 回 答 如 下 : wangzy1000: ㈠. JADE 上 面 没 有 的 物 质, 是 说 物 质 是 新 的 还 是 该 物 质 在 JADE 库 中 的 卡 片 被 删 (JADE 中 有 些 卡 片 由 于 各 种 原 因 会 被 删 掉 但 卡 片 号 还 存 在 ) 或 找 不 到? 应 该 是 后 者 吧 那 你 可 到 别 的 XRD 软 件 如 Search Match 以 及 PCPDFWin 等 中 找 啊 如 是 前 者 那 你 的 晶 格 常 数 和 空 间 群 怎 么 得 到 的? ㈡. 标 准 谱 是 用 来 比 对 验 证 的, 只 有 你 有 你 所 合 成 的 物 质 的 衍 射 谱 才 能 比 对 啊, 那 如 你 已 有 做 谱 图, 直 接 比 对 即 可 ㈢. 如 你 精 于 计 算 的 话 也 可 以 用 晶 格 常 数 及 群 对 称 性 来 计 算, 但 那 有 意 义 吗? Xiemax: 楼 主 是 我 师 兄, 他 在 楼 上 的 高 人 所 说 的 三 个 数 据 库 查 找 了, 都 没 有! 但 是 有 一 篇 文 献 说 到 了 他 的 xrd, 和 晶 格 常 数, 但 是 和 另 外 一 篇 中 又 完 全 不 一 样! 连 所 给 的 XRD 的 都 不 一 样!! 我 们 也 不 知 道 那 个 是 准 确 的! 所 以 工 作 都 不 知 道 怎 么 开 始! 例 如 :ABO3 和 BAO3 的 XRD 是 一 样 的 吗? 其 中 一 篇 和 我 们 找 到 的 XRD 一 样!(A,B 和 O 都 表 示 元 素 ) wangzy1000: 怎 么 肯 定 文 献 和 你 的 是 一 样 的 呢? 而 且 怎 么 查 的?ABO3 和 BAO3 这 只 是 表 达 的 关 系, 不 和 有 机 物 一 样 与 其 结 构 没 任 何 关 系, 而 且 同 样 的 分 子 式 可 能 有 几 十 种 甚 至 几 百 种 XRD 谱 图 存 在, 而 且 有 些 谱 图 差 别 可 能 很 小 晶 格 常 数 等 参 数 须 是 以 自 己 的 XRD 谱 图 计 算 出 来 的, 而 不 能 参 照 别 人 的, 结 果 必 须 是 建 立 在 实 验 的 基 础 上 的 如 有 扫 XRD 谱, 应 先 从 解 谱 开 始 实 在 解 不 出, 可 以 用 别 的 表 征 手 段 如 UV-Vis FTIR XPS EDS 等 等 问 题 七 :XRD 样 品 相 组 成 分 析 水 亦 芳 : 我 做 了 几 个 样 品, 拿 去 用 XRD 检 测 了, 出 来 的 数 据 峰 都 很 明 显, 但 实 验 员 帮 我 对 了 标 准 13

30 数 据 库 ( 当 然, 那 人 不 太 负 责, 简 单 的 帮 我 查 了 一 下 ), 发 现 没 有 我 想 要 的 TiO2 峰, 实 在 没 办 法, 我 将 我 的 检 测 数 据 传 上 来, 请 高 手 帮 助 分 析 一 下 我 的 相 品 里 面, 理 论 上, 主 要 可 能 存 在 这 些 元 素 : Ti O Ca P C H Na 其 它 有 的 话, 也 只 能 是 杂 质 注 : 一 我 需 要 的 是 查 明 里 面 有 没 有 : 1 TiO2( 红 金 石 型 还 是 锐 钛 型 ) 2 Ca( 化 合 态 还 是 单 质 态 ) 3 P( 化 合 态 还 是 单 质 态 ) 4 CaTiO3 5 能 查 出 那 些 很 明 显 的 峰 是 什 么 更 好 最 好 请 详 细 说 明 一 下 Jiazang: 可 能 信 号 有 点 往 高 角 区 漂 移, 如 果 是 这 样 的 话, 那 么 :25 度 左 右 为 锐 钛 矿 (101), 高 角 区 的 75 和 76 分 别 为 (215) 和 (301), 其 他 峰 可 能 已 经 被 强 峰 所 屏 蔽 Goldcitysky: 一 般 xrd 用 三 强 线 来 确 定 组 成 查 得 二 氧 化 钛 有 两 种 晶 型 红 金 石, 锐 钛 矿, 三 强 线 分 别 为 : 27.83,55.13,36.57 度 25.31,37.79,48.14 度 CaTiO3 三 强 线 为 33.12,47.49,33.29 度 你 的 第 一 张 图 的 主 要 峰 为 :25.46,27.58,36.23,38.52,40.28,70.72 一 般 来 说 只 有 三 强 线 都 存 在 才 能 初 步 确 定 物 相 因 此 这 几 种 都 不 能 确 定 存 在, 另 外 xrd 有 其 检 测 限, 不 排 除 有 微 量 的, 仅 供 参 考 wangzy1000: 金 红 石 和 锐 钛 矿 应 该 都 有, 在 PCPDFWIN 中 TiO2 共 有 110 种 之 多, 但 以 38.5 为 最 强 峰 的 却 没 有, 是 否 有 晶 面 定 向 生 长 或 杂 质, 要 结 合 你 的 合 成 条 件 及 方 法 来 判 断, 并 逐 一 排 除 掉 如 还 有 其 它 元 素, 那 可 能 情 况 更 多, 很 复 杂 啊!! Jiazang: 兄 弟 你 是 不 是 作 载 银 纳 米 氧 化 钛 啊? 里 面 是 不 是 加 了 表 面 活 性 剂 啊? 14