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X射線衍射的原理及用途介紹

更新日期: 2022-04-07
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X射線衍射技術(shù)(X-ray diffraction,XRD)。通過對材料進(jìn)行X射線衍射,分析其衍射圖譜,獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。

因此,X射線衍射分析法作為材料結(jié)構(gòu)和成分分析的一種現(xiàn)代科學(xué)方法,已逐步在各學(xué)科研究和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

X射線同無線電波、可見光、紫外線等一樣,本質(zhì)上都屬于電磁波,只是彼此之間占據(jù)不同的波長范圍而已。X射線的波長較短,大約在10-8~10-10cm之間。X射線分析儀器上通常使用的X射線源是X射線管,這是一種裝有陰陽極的真空封閉管(見圖1),在管子兩極間加上高電壓,陰極就會發(fā)射出高速電子流撞擊金屬陽極靶,從而產(chǎn)生X射線。當(dāng)X射線照射到晶體物質(zhì)上,由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成,這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級,故由不同原子散射的X射線相互干涉,在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線衍射,衍射線在空間分布的方位和強(qiáng)度,與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)不同的晶體物質(zhì)具有自己*的衍射樣,這就是X射線衍射的基本原理。

XRD可解決的問題:

1.當(dāng)材料由多種結(jié)晶成分組成,需區(qū)分各成分所占比例,可使用XRD物相鑒定功能,分析各結(jié)晶相的比例;

2.很多材料的性能由結(jié)晶程度決定,可使用XRD結(jié)晶度分析,確定材料的結(jié)晶程度;

3.新材料開發(fā)需要充分了解材料的晶格參數(shù),使用XRD可快捷測試出點(diǎn)陣參數(shù),為新材料開發(fā)應(yīng)用提供性能驗(yàn)證指標(biāo);

4.產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)斷裂、變形等失效現(xiàn)象,可能涉及微觀應(yīng)力方面影響,使用XRD可以快捷測定微觀應(yīng)力;

5.納米材料由于顆粒細(xì)小,極易形成團(tuán)粒,采用通常的粒度分析儀往往會給出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。采用X射線衍射線線寬法(謝樂法)可以測定納米粒子的平均粒徑。

 

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