科研伴侶詳解:X射線衍射儀可以進行哪些分析?

尋夢新聞LINE@每日推播熱門推薦文章,趣聞不漏接❤️

加入LINE好友

X射線衍射儀的英文簡寫為XPD或XRD。有時會把它叫做x射線多晶體衍射儀,英文名稱為X-raypolycrystallinediffractometer簡寫仍為XPD或XRD。

科研伴侶詳解:X射線衍射儀可以進行哪些分析?

原理:

x射線的波長和晶體內部原子面之間的間距相近,晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即一束X射線照射到物體上時,受到物體中原子的散射,每個原子都產生散射波,這些波互相干涉,結果就產生衍射。衍射波疊加的結果使射線的強度在某些方向上加強,在其他方向上減弱。分析衍射結果,便可獲得晶體結構。以上是1912年德國物理學家勞厄(M.vonLaue)提出的一個重要科學預見,隨即被實驗所證實。1913年,英國物理學家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發現的基礎上,不僅成功的測定了NaCl,KCl等晶體結構,還提出了作為晶體衍射基礎的著名公式——布拉格方程:2dsinθ=nλ。

對於晶體材料,當待測晶體與入射束呈不同角度時,那些滿足布拉格衍射的晶面就會被檢測出來,體現在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強度的衍射峰。對於非晶體材料,由於其結構不存在晶體結構中原子排列的長程有序,只是在幾個原子範圍記憶體在著短程有序,故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。

X射線衍射儀是利用衍射原理,精確測定物質的晶體結構,織構及應力,精確的進行物相分析,定性分析,定量分析。廣泛應用於冶金,石油,化工,科研,航空太空,教學,材料生產等領域。

構造:

X射線衍射儀的形式多種多樣,用途各異,但其基本構成很相似,為X射線衍射儀的基本構造原理圖,主要部件包括4部分。

(1)高穩定度X射線源

提供測量所需的X射線,改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長,調節陽極電壓可控制X射線源的強度。

(2)樣品及樣品位置取向的調整機構系統

樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。

(3)射線檢測器

檢測衍射強度或同時檢測衍射方向,通過儀器測量記錄系統或計算機處理系統可以得到多晶衍射圖譜數據。

(4)衍射圖的處理分析系統

現代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統,它們的特點是自動化和智能化。

分析:

X射線衍射分析建立在X射線與晶體物質相遇時能發生衍射現象的基礎上的一種分析方法。應用這種方法可進行物相定性分析和定量分析、宏觀和微觀應力分析。

(1)物相定性分析:

每種晶體物相都有一定的衍射花樣,故可根據不同的衍射花樣鑒別出相應的物相類別。由於這種方法能確定被測物相的組成,在機械工程材料特別是金屬材料的研究中應用較廣。

(12)物相定量分析:

每一物相的任一衍射線條的積分強度與該相在混合物中的體積分數有一定的數量關係,因此可根據譜線的積分強度求出各物相的定量組成。例如淬火鋼中殘餘奧氏體含量的多少會顯著影響鋼的機械性能和加工工藝性能,用物相定量分析方法可合理控制和精確測定某些產品(諸如軸承、齒輪、切削刀具等)中的殘餘奧氏體量。

(3)宏觀應力分析:

當晶體材料中存在著宏觀殘餘應力時就會導致衍射峰的位移,根據位移的大小可求出宏觀殘餘應力的數值。殘餘應力的大小和分布直接影響零部件的疲勞強度、靜強度、抗應力腐蝕性能和尺寸穩定性等,因此常通過X射線宏觀應力分析來檢查焊接、熱處理和表面強化處理等工藝的效果,以及控制切削、磨削等表面加工質量。

(14)晶粒大小和微觀應力分析:

晶粒細化和微觀應力的存在會使衍射峰寬化。可根據其寬化程度和線型求出金屬材料或零部件中晶粒大小和微觀應力數值,用以研究材料的機械性能、塑性變形特性、合金強化等問題。

除了上述常用的一些X射線衍射分析方法外,還有點陣常數測定、結構測定、單晶定向等分析方法,在研究熱處理、相變、加工形變等對金屬材料組織和性能的影響方面具有重要的作用。

如有檢測相關問題請致電實驗咨詢部 米老師 13186157583

About 尋夢園
尋夢園是台灣最大的聊天室及交友社群網站。 致力於發展能夠讓會員們彼此互動、盡情分享自我的平台。 擁有數百間不同的聊天室 ,讓您隨時隨地都能找到志同道合的好友!