《多晶X射線衍射技術(shù)與應(yīng)用》-28(第7章 X射線衍射物相定性分析)
發(fā)布時(shí)間:2022-11-29 來(lái)源:北達(dá)燕園微構(gòu)分析測(cè)試中心
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在許多物相鑒定工作中,如類質(zhì)同象礦物的鑒定或在實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)域如材料合成、平衡相圖測(cè)定等工作中,常常會(huì)遇到在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中雖經(jīng)多方檢索-匹配但仍無(wú)解的物相。即在一張衍射圖中有某些峰有可與之匹配的物相,而另一些峰則無(wú)法解釋,找不到能夠與其匹配的衍射數(shù)據(jù)卡。我們姑且把這些未能認(rèn)知的物相稱為未知物相或無(wú)卡物相,這就提出了未知物相的鑒定或其結(jié)構(gòu)測(cè)定的問(wèn)題。
利用多晶試樣的衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般步驟簡(jiǎn)述如下:
1. 用符合要求的多晶試樣獲得未知物相的多晶衍射圖,并測(cè)量衍射圖中未知物相的各衍射峰的2θ(或晶面間距d)和強(qiáng)度I,對(duì)于強(qiáng)度數(shù)據(jù)尚需以最強(qiáng)線為100進(jìn)行歸一化處理,求得各衍射線條的相對(duì)強(qiáng)度I/I1 。
所謂符合要求的試樣應(yīng)滿足下列幾點(diǎn)要求:
(1)最好是單相試樣,如果含有其他少量雜相,要能明確地從衍射數(shù)據(jù)中扣除不屬于新相而屬于已知相的衍射峰,包括重疊的峰。需要強(qiáng)調(diào)的是,試樣一般應(yīng)為純的單相,至于是否是單相,可用其他方法,如金相、巖相觀察等,加以判斷。
(2)粒度要適當(dāng),即晶粒度<50μm ,或?yàn)橥ㄟ^(guò)320一400目的粉末。
(3)制樣時(shí)不產(chǎn)生擇優(yōu)取向,衍射儀試樣要滿足無(wú)窮厚度的要求。
衍射峰的位置應(yīng)進(jìn)行修正,衍射儀法可用加內(nèi)標(biāo)樣作衍射角修正。
2. 對(duì)衍射圖進(jìn)行觀察和分析。如有可能的話,應(yīng)判斷未知新相所屬的晶系。
3. 將衍射圖中各衍射峰指標(biāo)化,獲得各線條所對(duì)應(yīng)的晶面指數(shù)hkl 。不要遺漏最低衍射角度的衍射峰,收集高質(zhì)量的衍射圖,并得出準(zhǔn)確的衍射峰位置,是指標(biāo)化成功的關(guān)鍵。指標(biāo)化是晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的基礎(chǔ),后面將專節(jié)介紹(7.8.3節(jié))。
4. 根據(jù)指標(biāo)化的結(jié)果總結(jié)衍射消光規(guī)律,與各晶系中不同結(jié)構(gòu)類型的系統(tǒng)消光規(guī)律表(查手冊(cè))相對(duì)照,決定該衍射圖所屬的結(jié)構(gòu)類型或空間群(7.8.4節(jié))。
5. 精確測(cè)定其點(diǎn)陣參數(shù)和該物相的密度。
6. 進(jìn)行化學(xué)分析,得到未知相中各元素含量。
7. 測(cè)定晶胞中原于(或分子)的數(shù)目,并結(jié)合未知相中各元素含量判定新相中各化學(xué)元素的原子比,進(jìn)而確定新相的化學(xué)式。
8. 測(cè)定晶胞中各原于的位置。
上述1至4步的測(cè)定工作,常稱為不計(jì)及衍射強(qiáng)度的相結(jié)構(gòu)測(cè)定。至此,僅獲得未知相的多晶衍射圖,包括一張d、hkl和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的相對(duì)強(qiáng)度I /I1的表,以及結(jié)構(gòu)類型和點(diǎn)陣參數(shù)。這些數(shù)據(jù),在物相鑒定時(shí)一般已可以滿足作為比對(duì)用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之用了。也就是說(shuō),用這些數(shù)據(jù)可制成一張標(biāo)準(zhǔn)PDF卡補(bǔ)充到自己使用的衍射數(shù)據(jù)庫(kù)中供日后物相檢索-匹配時(shí)使用。
完成1至8步的測(cè)定工作,稱為計(jì)及衍射強(qiáng)度的物相結(jié)構(gòu)測(cè)定。這時(shí),除了獲得上述述數(shù)據(jù)外,還知道精確的點(diǎn)陣參數(shù)、晶胞中原子數(shù)目及坐標(biāo)位置,因而衍射強(qiáng)度可按衍射強(qiáng)度公式計(jì)算得,并與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)強(qiáng)度相對(duì)照。計(jì)及衍射強(qiáng)度的物相結(jié)構(gòu)測(cè)定是多晶衍射分析的又一個(gè)大題目——晶體結(jié)構(gòu)分析,不是本書(shū)所能深入論及的,可參閱這方面的專著。
未完待續(xù)......
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