X射線衍射技術(shù)可以分析研究金屬固溶體、合金相結(jié)構(gòu)、氧化物相合成、材料結(jié)晶狀態(tài)、金屬合金化、金屬合金薄膜與取向、焊接金屬相、各種纖維結(jié)構(gòu)與取相、結(jié)晶度、原料的晶型結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、金屬的氧化、各種陶瓷與合金的相變、晶格參數(shù)測定、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、納米材料粒度、礦物原料結(jié)構(gòu)、建筑材料相分析、水泥的物相分析等。
非金屬材料的X射線衍射技術(shù)內(nèi)容
非金屬材料的X射線衍射技術(shù)可以分析材料合成結(jié)構(gòu)、氧化物固相相轉(zhuǎn)變、電化學(xué)材料結(jié)構(gòu)變化、納米材料摻雜、催化劑材料摻雜、晶體材料結(jié)構(gòu)、金屬非金屬氧化膜、高分子材料結(jié)晶度、各種沉積物、揮發(fā)物、化學(xué)產(chǎn)物、氧化膜相分析、化學(xué)鍍電鍍層相分析等。
不同樣品的制備要求
1）金屬樣品如塊狀、板狀、圓拄狀要求磨成一個(gè)平面，面積不小于10X10毫米，如果面積太小可以用幾塊粘貼一起。
2）對(duì)于片狀、圓拄狀樣品會(huì)存在嚴(yán)重的擇優(yōu)取向，衍射強(qiáng)度異常。因此要求測試時(shí)合理選擇響應(yīng)的方向平面。
3）對(duì)于測量金屬樣品的微觀應(yīng)力（晶格畸變），測量殘余奧氏體，要求樣品不能簡單粗磨，要求制備成金相樣品，并進(jìn)行普通拋光或電解拋光，消除表面應(yīng)變層。
4）粉末樣品要求在3克左右，如果太少也需5毫克。要求磨成320目的粒度，約40微米。粒度粗大衍射強(qiáng)度底，峰形不好，分辨率低。要了解樣品的物理化學(xué)性質(zhì)，如是否易燃，易潮解，易腐蝕、有毒、易揮發(fā)。
5）對(duì)于不同基體的薄膜樣品，要了解檢驗(yàn)確定基片的取向，X射線測量的膜厚度約20個(gè)納米。
6）對(duì)于纖維樣品的測試應(yīng)該提出測試?yán)w維的照射方向，是平行照射還是垂直照射，因?yàn)槿∠虿煌苌鋸?qiáng)度也不相同。
7）對(duì)于焊接材料，如斷口、焊縫表面的衍射分析，要求斷口相對(duì)平整。
XRD相關(guān)分析軟件
1）pcpdfwin
屬于第二代物相檢索軟件。它是在衍射圖譜標(biāo)定以后，按照d值檢索。一般可以有限定元素、按照三強(qiáng)線、結(jié)合法等方法。所檢索出的卡片多數(shù)時(shí)候不對(duì)。一張復(fù)雜的衍射譜有時(shí)候需要花幾天的時(shí)間。
2）search match
一個(gè)專門的物相檢索程序，屬于第三代檢索軟件，采用圖形界面，根據(jù)圖譜實(shí)體來對(duì)譜，直觀性好?？梢詫?shí)現(xiàn)和原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接對(duì)接，可以自動(dòng)或手動(dòng)標(biāo)定衍射峰的位置，對(duì)于一般的圖都能很好的應(yīng)付。而且有幾個(gè)小工具使用很方便。如放大功能、十字定位線、坐標(biāo)指示按鈕、網(wǎng)格線條等。最重要的是它有自動(dòng)檢索功能?？梢詭湍愫芊奖愕臋z索出你要找的物相。也可以進(jìn)行各種限定以縮小檢索范圍。如果你對(duì)于你的材料較為熟悉的話，對(duì)于一張含有4，5相的圖譜，檢索也就3分鐘。效率很高。而且它還有自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的功能！
3）high score
幾乎search match中所有的功能highscore都具備，而且它比search-match更實(shí)用。
（1）它可以調(diào)用的數(shù)據(jù)格式更多。
（2）窗口設(shè)置更人性化，用戶可以自己選擇。
（3）譜線位置的顯示方式，可以讓你更直接地看到檢索的情況。
（4）手動(dòng)加峰或減峰更加方便。
（5）可以對(duì)衍射圖進(jìn)行平滑等操作，是圖更漂亮。
（6）可以更改原始數(shù)據(jù)的步長、起始角度等參數(shù)。
（7）可以進(jìn)行0點(diǎn)的校正。
（8）可以對(duì)峰的外形進(jìn)行校正。
（9）可以進(jìn)行半定量分析。
（10）物相檢索更加方便，檢索方式更多。
（11）可以編寫批處理命令，對(duì)于同一系列的衍射圖，一鍵搞定。
掃描方式及其用法
多晶體X射線衍射方法一般都是θ-2θ掃描。即樣品轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，測角儀同時(shí)轉(zhuǎn)過2θ角。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程稱為掃描。例如，我們要對(duì)樣品進(jìn)行物相鑒定時(shí)，需要測量2θ=5°-80°范圍內(nèi)的衍射譜，這個(gè)測量過程就稱為“掃描”。掃描的方式一般分為兩種：連續(xù)掃描和步進(jìn)掃描。
1）連續(xù)掃描
是指測角儀的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)方式，測角儀從起始的2θ到終止的2θ進(jìn)行勻速掃描。其參數(shù)主要有兩個(gè)，一個(gè)是數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔，另一個(gè)是掃描速度。掃描速度是指單位時(shí)間內(nèi)測角儀轉(zhuǎn)過的角度，通常取2°/min，4°/min或8°/min或16°/min等。數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔是指每隔多少度取一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
一般來說，兩個(gè)參數(shù)需要組合。若數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔取0.02°,則步長可取4-8°/min。不當(dāng)?shù)慕M合會(huì)引起衍射峰強(qiáng)度的降低、衍射峰型不對(duì)稱、或峰位向掃描方向一側(cè)移動(dòng)。連續(xù)掃描一般用于做較大2θ范圍內(nèi)的全譜的掃描，適合于定性分析。
例如：用連續(xù)掃描方式，從20°掃描到80°，數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔為0.02°，掃描速度為4°/min。所需要的時(shí)間為：（80-20）/4=15min。從這個(gè)計(jì)算過程來看，實(shí)驗(yàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔無關(guān)，連續(xù)掃描一般用時(shí)較少。
一般來說，如果X光管的功率較低或?qū)嶋H使用功率較低或光管使用時(shí)間較長，為了獲得更加清晰的圖譜和較高的強(qiáng)度，需要使用較慢的掃描速度，如2°/min。反之，使用高功率的光管，如18KW的轉(zhuǎn)靶光管，當(dāng)使用功率達(dá)到10KW時(shí)，掃描速度可以使用8°/min。
有人做過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)18KW的轉(zhuǎn)靶衍射儀上，用掃描速度4，8和16°/min 來掃描同一個(gè)樣品，圖譜基本沒有變化。對(duì)于硅酸鹽之類的無機(jī)物、金屬材料中的微量相或結(jié)晶狀態(tài)不好的化合物相分析，建議使用較慢的掃描速度來獲得較高的強(qiáng)度和清晰的圖譜。掃描速度極慢時(shí)可以使用數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔0.01°,但當(dāng)掃描速度為4°/min或以上的速度時(shí)，建議使用0.02°或0.03°。否則，圖譜的噪聲很大，圖譜上下波動(dòng)很大，把一些可能的弱峰掩蓋。
2）步進(jìn)掃描
步進(jìn)掃描方式是將掃描范圍按一定的步進(jìn)寬度（0.01°或0.02°）分成若干步，在每一步停留若干秒（步進(jìn)時(shí)間），并且將這若干秒內(nèi)記錄到的總光強(qiáng)度作為該數(shù)據(jù)點(diǎn)處的強(qiáng)度。例如，從20°掃描到80°，步進(jìn)寬度為0.02°，步進(jìn)時(shí)間為1sec。那么，掃描完成所需的時(shí)間為：{[(80-20)/0.02]*1}/60=50min。
從結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間與兩個(gè)參數(shù)都有關(guān)。不合適的參數(shù)組合，會(huì)讓一個(gè)實(shí)驗(yàn)做上一天。由于步進(jìn)掃描可以增加每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度（不是某一時(shí)間的真實(shí)強(qiáng)度而是一段時(shí)間內(nèi)的累積強(qiáng)度），因而可以降低記數(shù)時(shí)的統(tǒng)計(jì)誤差，提高信噪比。步進(jìn)掃描一般用于較窄2θ范圍內(nèi)的精細(xì)掃描，可用于定量分析、線形分析以及精確測定點(diǎn)陣常數(shù)、Retiveld全譜擬合等。
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