《多晶X射线衍射技术与应用》-28(第7章 X射线衍射物相定性分析)
发布时间:2022-11-29 来源:北达燕园微构分析测试中心
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在许多物相鉴定工作中,如类质同象矿物的鉴定或在实验室的领域如材料合成、平衡相图测定等工作中,常常会遇到在现有数据库中虽经多方检索-匹配但仍无解的物相。即在一张衍射图中有某些峰有可与之匹配的物相,而另一些峰则无法解释,找不到能够与其匹配的衍射数据卡。我们姑且把这些未能认知的物相称为未知物相或无卡物相,这就提出了未知物相的鉴定或其结构测定的问题。
利用多晶试样的衍射数据进行物相结构测定的一般步骤简述如下:
1. 用符合要求的多晶试样获得未知物相的多晶衍射图,并测量衍射图中未知物相的各衍射峰的2θ(或晶面间距d)和强度I,对于强度数据尚需以最强线为100进行归一化处理,求得各衍射线条的相对强度I/I1 。
所谓符合要求的试样应满足下列几点要求:
(1)最好是单相试样,如果含有其他少量杂相,要能明确地从衍射数据中扣除不属于新相而属于已知相的衍射峰,包括重叠的峰。需要强调的是,试样一般应为纯的单相,至于是否是单相,可用其他方法,如金相、岩相观察等,加以判断。
(2)粒度要适当,即晶粒度<50μm ,或为通过320一400目的粉末。
(3)制样时不产生择优取向,衍射仪试样要满足无穷厚度的要求。
衍射峰的位置应进行修正,衍射仪法可用加内标样作衍射角修正。
2. 对衍射图进行观察和分析。如有可能的话,应判断未知新相所属的晶系。
3. 将衍射图中各衍射峰指标化,获得各线条所对应的晶面指数hkl 。不要遗漏最低衍射角度的衍射峰,收集高质量的衍射图,并得出准确的衍射峰位置,是指标化成功的关键。指标化是晶体结构测定的基础,后面将专节介绍(7.8.3节)。
4. 根据指标化的结果总结衍射消光规律,与各晶系中不同结构类型的系统消光规律表(查手册)相对照,决定该衍射图所属的结构类型或空间群(7.8.4节)。
5. 精确测定其点阵参数和该物相的密度。
6. 进行化学分析,得到未知相中各元素含量。
7. 测定晶胞中原于(或分子)的数目,并结合未知相中各元素含量判定新相中各化学元素的原子比,进而确定新相的化学式。
8. 测定晶胞中各原于的位置。
上述1至4步的测定工作,常称为不计及衍射强度的相结构测定。至此,仅获得未知相的多晶衍射图,包括一张d、hkl和实验观测的相对强度I /I1的表,以及结构类型和点阵参数。这些数据,在物相鉴定时一般已可以满足作为比对用的标准数据之用了。也就是说,用这些数据可制成一张标准PDF卡补充到自己使用的衍射数据库中供日后物相检索-匹配时使用。
完成1至8步的测定工作,称为计及衍射强度的物相结构测定。这时,除了获得上述述数据外,还知道精确的点阵参数、晶胞中原子数目及坐标位置,因而衍射强度可按衍射强度公式计算得,并与实验观测强度相对照。计及衍射强度的物相结构测定是多晶衍射分析的又一个大题目——晶体结构分析,不是本书所能深入论及的,可参阅这方面的专著。
未完待续......
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