【干貨】X射線衍射分析Jade使用教程之物相檢索操作教程（三）

發(fā)布時間：2020-10-16　　　來源:北達(dá)燕園微構(gòu)分析測試中心

物相檢索操作

本文提供的教程為中南大學(xué)材料學(xué)院黃繼武老師的PPT講義，我們整理后會連續(xù)分七期內(nèi)容推送給大家（文章略長，但都是精華），希望對大家有用。

上期為大家?guī)淼氖堑谝?、二?jié)內(nèi)容：jade簡介及基本操作，點擊鏈接回顧下吧：

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本教程主要包括一下幾個部分：

1、jade簡介

2、jade基本操作教程

3、jade物相檢索操作教程

4、jade物相定量計算操作教程

5、jade晶胞參數(shù)精確計算操作教程

6、jade晶粒尺寸計算操作教程

7、殘余應(yīng)力計算操作教程

8、全譜擬合精修教程

物相分析基本原理

1.1 “X射線物相分析”分析什么?

●利用X射線衍射的方法對試樣中由各種元素形成的具有確定結(jié)構(gòu)的物相(單質(zhì)、化合物、固溶體)進(jìn)行定性和定量分析。

●X射線物相分析給出的結(jié)果，不是試樣的化學(xué)成分，而是由各種元素組成的具有固定結(jié)構(gòu)的物相。

1.2 基本原理

●任何一種結(jié)晶物質(zhì)(物相)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，在一定波長的X射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給出自己特有的衍射花樣。每一種晶體物質(zhì)和它的衍射花樣都是一一對應(yīng)的。多相試樣的衍射花樣是由它和所含物質(zhì)的衍射花樣機(jī)械疊加而成。

●定性相分析的判據(jù)。

1.3 定性相分析的判據(jù)

●通常用d (晶面間距表征衍射線位置)和I(衍射線相對強(qiáng)度)的數(shù)據(jù)代表衍射花樣。用d-I數(shù)據(jù)作為定性相分析的基本判據(jù)。

●定性相分析方法是將由試樣測得的d-I數(shù)據(jù)組與已知結(jié)構(gòu)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)d-I數(shù)據(jù)組 (PDF卡片)進(jìn)行對比，以鑒定出試樣中存在的物相。

1.4 PDF卡片

分析步驟

2.1 一般實驗步驟

●獲得衍射花樣

●計算面間距d值和測定相對強(qiáng)度 l/l1值( l1為最強(qiáng)線的強(qiáng)度) ：定性相分析以2 θ <90°的衍射線為主要依據(jù)

●檢索PDF卡片：人工檢索或計算機(jī)檢索

●最后判定：判定唯一準(zhǔn)確的PDF卡片

2.2 Jade的物相檢索步驟

●給出檢索條件，包括PDF卡片庫、元素限定、檢索焦點等

●計算機(jī)按照給定的檢索條件進(jìn)行檢索，將最可能存在的前100種物相列出一個表

●從列表中檢定出一定存在的物相

2.3 判斷物相存在的三個條件

●PDF卡片中的峰位與測量峰的峰位匹配

●PDF卡片的峰強(qiáng)比與樣品峰的峰強(qiáng)比要大致相同

●檢索出來的物相符合實驗條件(元素、反應(yīng)條件、相圖)

2.4 物相檢索常用方法

●無限制檢索

●選擇PDF卡片庫

●元素限定

●設(shè)置檢索焦點

●單峰檢索

●反查法

●無限制檢索法

無限制檢索就是對圖譜不作任何處理，不規(guī)定檢索卡片庫，不作元素限定，檢索對象選擇為主相(S/M Focus on Major Phases )

無限制檢索的特點

一般可檢測出主要的物相在對樣品無任何已知信息的情況下，可用在考慮樣品受到污染、反應(yīng)不完全的情況可試用，不大可能檢索出全部物相，檢索出來的物相可能與實際存在的物相偏差較大，需要其它實驗作進(jìn)一步證

●限定PDF卡片庫范圍的方法

只在指定的數(shù)據(jù)庫中尋找物相Inorganic，ICSD Patterns，Minerals，ICSD Minerals，礦物數(shù)據(jù)庫: ICSD Patterns，Minerals ICSD數(shù)據(jù)庫非常重要

! 選擇不同的數(shù)據(jù)庫會得出不同的檢索結(jié)果

●限定檢索焦點的方法

Search Foucs on Major/Minor/ Trace/ Zoom window/Painted

分別表示檢索時主要著眼于:主要相/次要相/微量相/全譜檢索/選定峰

●限定樣品成份的方法

只選樣品中的主要元素，只選不多于4個元素，嘗試非金屬元素C,H,O，嘗試不同的元素組合，元素越多，檢索結(jié)果越不準(zhǔn)確

●單峰搜索法

選擇“計算峰面積”按鈕(Peak Paint) 按鈕，選定一個角度范圍進(jìn)行檢索。

單峰搜索法檢索出來的物相是在指定角度范圍內(nèi)有衍射峰的物相，可以同時選擇幾個衍射峰，加上其它限定，可以檢索出樣品中全部物相

●礦物相的反查法

由于成分固溶、元素不確定等因素，導(dǎo)致某些相不能自動檢索出來;

如果能預(yù)知樣品中存在某一類礦物，可以將該類礦物全部顯示出來，再與測量譜一一對照;特別適合于一些粘土礦物的分析。

關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1

物相檢索不出的原因

●角度偏移過大，固溶成分，晶格畸變過大：改變檢索的固溶度條件

●有新相產(chǎn)生，確實不存在相應(yīng)的卡片：沒有辦法

●化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生了一些中間產(chǎn)物：無須分析

●成分分析錯誤：先做成分分析

●有擇優(yōu)取向：盡可能使用粉體樣品，或考慮樣品織構(gòu)引起的某些峰消失

●含量過低或衍射強(qiáng)度太?。鹤銐虻膾呙钑r間可以檢索出低于1%的物相

●漏掉了低角度衍射峰：實驗前先查PDF卡片，了解樣品的特性，選擇正確的掃描范圍

3.2

檢索結(jié)果的不確定性

●不同的檢索條件可能導(dǎo)致不同的鑒定結(jié)果—— 一個樣品反復(fù)檢索，將多次檢索結(jié)果進(jìn)行比較

●微量相的鑒定結(jié)果因缺少必要信息而不唯一 ——增加掃描時間，必須時可將掃描速度降到0.5° /min

●元素分析應(yīng)當(dāng)做在物相分析的前面

3.3

正確鑒定物相的必要條件

●基本的晶體學(xué)知識

●廣泛的礦物、材料、金屬、有機(jī)、無機(jī)、藥物.....知識涉獵

●相關(guān)文獻(xiàn)閱讀、相圖查閱

●長期經(jīng)驗積累

●實驗結(jié)果與實驗條件相關(guān)

檢索實例

如果沒有元素限定，就不能檢索出正確的物相，檢索出來的物相與實測相的結(jié)構(gòu)有偏差，樣品中的Ca5(AsO4)3(OH)的結(jié)構(gòu)與PDF卡片中的結(jié)構(gòu)有細(xì)微差別，因此，單峰不能對應(yīng)

單峰檢索法能檢索出粘土礦物中的全部物相，若想確定樣品中是否存在某種相，可采用反查法

RuO2的衍射峰漫散，如果不作元素限定，根本檢索不出正確的物相

樣品中實際是磷酸釩鋰而不是磷酸鐵鋰，但卡片庫中尚無前者的卡片而且它們的結(jié)構(gòu)完全相同

MDI Jade物相檢索

物相檢索

●必須有一張ICDD PDF檢索光盤

●建立Jade的PDF卡片索引

●Jade中的物相檢索方法:S/M( Search/Match )

●Jade中的卡片查找

●PCPDFWin光盤的輔助檢索功能

●其它檢索軟件Searchmatch

PDF檢索光盤

建立PDF索引

●將光盤內(nèi)容復(fù)制到硬盤的PDF2文件夾

●在Jade中選擇PDF|setup命令

檢索物相

●檢索物相前最好不要做平滑、扣背景等操作，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的“原始”性

●鼠標(biāo)右鍵單擊S/M按鈕

●選擇合適的條件

●顯示檢索結(jié)果窗口

●確認(rèn)可能存在的物相

參數(shù)選擇

●PD子庫的選擇

●焦點選擇

●元素選擇

檢索結(jié)果窗口

●FOM

●選定

●返回

檢索結(jié)果窗口

●FOM

●選定

●返回

檢索后的處理

礦物的鑒定

●晶體結(jié)構(gòu)的研究是從礦物開始的

●礦物研究已經(jīng)成熟

●礦物卡片包含在兩個子庫中

●礦物檢索時不需要加入其它子庫

●礦物檢索一般不需要加入元素限制

粘土礦物的鑒定

●粘土礦物都是小晶粒晶體

●粘土礦物一般結(jié)晶性不好

●粘土礦物的特征衍射峰一般主要集中在3-10°之間，掃描范圍一般使用3- 65°

●粘土礦物的掃描速度應(yīng)當(dāng)限制在2°/min以內(nèi)

●不加任何條件，只選擇兩個礦物庫，尋找出主要物相

選定一個未標(biāo)的峰，按指定的峰檢索

●選定一個未標(biāo)定的峰，按指定的峰檢索

●使用同樣的方法檢索出其它剩余物相

●選定一個未標(biāo)定的峰，按指定的峰檢索

●使用同樣的方法檢索出其它剩余物相

合成與分解物的鑒定

●合成或分解物可能不是自然的“礦物”，可以包含在無機(jī)物“Inorganic"中。此時除使用minerals子庫外，應(yīng)當(dāng)加上Inorganics和ICSD patterns兩個子庫

●這類物相卡片很多，重復(fù)性很大，很多卡片所記錄的物相僅在晶體結(jié)構(gòu)上存在微小差別，應(yīng)當(dāng)慎重選擇元素的限定是必要的

合金相的物相分析

●合金相一般為主相(基體相)和若干微量相(強(qiáng)化相)所組成

●合金塊體樣品往往經(jīng)過加工，擇優(yōu)取向嚴(yán)重，嚴(yán)重影響分析結(jié)果

●固溶程度對峰位造成偏移，可能不能檢索到正確的物相

●溫度應(yīng)力、加工應(yīng)力使峰形變異掩蓋微量物相

●分析者對樣品的相圖、析出或固溶行為了解的多少直接影響分析結(jié)果的正確性

●盡可能不使用塊體樣品直接測量，粉體樣品可最大限度地減小擇優(yōu)取向

●對局部區(qū)域進(jìn)行慢速掃描有時是必要的

●元素限定尤為重要

●上面是Al-Zn-Mg合金不同時效階段的XRD,前者的微量相匹配較好，后者無論在峰位、峰的個數(shù)、強(qiáng)度都匹配不好

●一系列樣品的分析時，先分析最有特色的樣品

●有些物相在使用了定峰分析、限定元素分析都不湊效的情況下，最有效的辦法是“直接尋找物相“

●鼠標(biāo)右鍵點擊光盤按鈕，選定元素并限制為“Required element"(涂成綠色)

●選擇一個PDF子庫，從所列出的物相中檢索某種特定結(jié)構(gòu)的物相

●例如，要查找Mg,Zn相時:鼠標(biāo)右鍵單擊光盤按鈕，打開元素周期表——選定Mg,Zn元素為Required elements (其它元素一律不選)——選定PDF庫為Metal alloys——顯示MgZn相( 兩元素的任意組合)列表——單擊列表中的物相，查看與測量譜的對應(yīng)情況——如果符合效好，按回車鍵加入到“已檢索列表”中

其它物相檢索

有機(jī)物、聚合物、陶瓷、水泥

這些物相都有相應(yīng)的子庫，檢索時有意識地加入檢索對象

物相檢索的技巧性

不要只看FOM值大小，應(yīng)考慮實際情況，先將有可能的物相都選下來，再作比較和全面分析。先分析系列樣品中最有特色的樣品，其它樣品中的物相可能只是量的變化，有目的、有選擇、分批地加入元素，不要一次加入超過4種以上的元素。微量元素切莫加入，X光的眼睛其實并不是雪亮的，先做元素分析了解微區(qū)分析與宏觀區(qū)域分析的區(qū)別，電鏡看得到的東西X光不一定看得到，分析結(jié)果要符合相圖，新的發(fā)現(xiàn)可能是錯誤的。反復(fù)分析同一樣品，可能會得到意外的收獲，PCPDFWin是一個很好的查卡片工具。

最重要的不是問別人，而是自己實踐。不要迷信專家的結(jié)果，在你的研究領(lǐng)域里，你自己才是真正的專家。

北京北達(dá)智匯微構(gòu)分析測試中心有限公司

技術(shù)咨詢服務(wù)包括：北京高?？萍假Y源對接、危險廢棄物梳理、環(huán)境影響評價、環(huán)保項目竣工驗收、場地環(huán)境調(diào)查等多個領(lǐng)域。

開展的分析測試服務(wù)包括：X射線衍射分析、土壤礦物檢測、水質(zhì)檢測、場地環(huán)境檢測、二噁英檢測、建材VOC檢測、固廢檢測、理化參數(shù)等檢測項目，已取得CMA檢驗檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定和ISO/IEC 17025檢測實驗室認(rèn)可資質(zhì)。

科學(xué)儀器研發(fā)方面：具備國內(nèi)領(lǐng)先的 X 射線衍射 / 熒光分析儀器的研發(fā)生產(chǎn)能力，在 X 射線分析儀器的開發(fā)領(lǐng)域擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)。

單位先后通過北京市級企業(yè)科技研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、高新技術(shù)企業(yè)、中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)等認(rèn)證。

若您有任何咨詢問題，可聯(lián)系我們，我們會為您解答。

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