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X射线衍射仪(XRD)
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仪器品牌元素魔方
仪器型号X'Pert PRO MPD、D8、Ultima IV、smartlab等
预约次数1571次
服务周期收到样品后平均2.5-5.0工作日完成
常规XRD数据分析
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项目简介
测试目的及应用场景:
 
XRD测试是一种通过对材料进行X射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构以及形态等信息的研究手段。
XRD测试既可以进行定性分析也可以进行定量分析。其中定性分析可以判断物相是否存在,可以对单一物相及混合物相进行鉴定或验证;定量分析可以根据衍射线的强度分布情况,判断各个物相的相对含量。
 
XRD测试广泛应用于各种领域,包括材料科学、药物研究、催化剂研究、能源产业等,例如:
1.通过XRD测试可以用于研究材料的结构和性质,如晶格常数、晶体结构、晶体缺陷等。这对于材料设计和制造过程中的质量控制非常重要;
2.通过XRD测试帮助药物研究人员确定药物的晶体结构,从而支持药物开发和改进;
3.通过XRD测试可以揭示催化剂的晶体结构和表面形态,这对于了解其催化活性和选择性非常重要;
4.通过XRD测试可以用于研究能源材料,如锂离子电池、太阳能电池等。通过分析这些材料的晶体结构和缺陷,可以提高它们的性能和寿命。
 
测试原理:
 
当一束单色X射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度,与晶体结构密切相关。
 
测试步骤:
 
此测试大体测试步骤如下(仅供参考):
1.开启冷却水
2.开启XRD电源
3.启动计算机,在XRD稳定两分钟左右后,进入系统,将被测样品放置在测试架上。
4.打开测试软件,输入实验参数。
5.实验条件设定以后,开始测试。
 
配套服务

常规XRD数据分析

 

可以做结晶度计算,晶粒尺寸计算,物相鉴定,晶面标注,全岩/黏土分析。

 

结晶度计算说明:

相对结晶度的计算采用如下公式

image.png

式中:Ic为结晶峰的积分强度,Ia为非晶峰的积分强度;计算过程中,将半高宽(FWHM)大于3°的衍射峰标定为非晶峰。

拟合软件为Jade,将数据导入Jade,对测试范围内的衍射峰进行全谱拟合,使用pseudo-Voigt函数描述衍射峰;对于有PDF的物相,直接使用PDF进行拟合;如无,采用直线背地,寻峰并进行拟合。最终得出结晶峰以及非晶峰积分面积数值,进行结晶度计算。

 

晶粒尺寸计算说明:

晶粒尺寸的计算采用谢乐公式:

image.png

式中:D为晶粒尺寸(nm);K为Scherrer常数,其值为0.89;B为积分半高宽度,θ为衍射角;λ为X射线波长,为0.154056 nm 。

 

定量分析说明:

一般使用绝热法或retvield法进行含量分析

常见问题

1. 为什么要求XRD测试粉末样品要稍微多一些?

答:因为粉末样品要铺满整个样品台,不然X射线可能会打在样品台上,影响数据质量。


2. 为什么XRD测试要求薄膜(块体)样品尺寸要合适?

答:因为放置薄膜(块体)样品的样品台尺寸是固定的,用橡皮泥来固定样品,样品太大放不进去,样品太小不好固定。


3. 为什么XRD数据的峰强度较低,甚至没有明显的衍射峰?

答:样品的衍射峰强度最主要跟样品本身的结晶度有关,其次跟样品量以及仪器的功率都有关系。


4. 铜靶、钴靶的区别以及适用情况?

答:铜靶是最常用的XRD靶材之一。它的主要特点是产生的X射线波长为1.5406 Å(即铜Kα线),这是XRD实验中最常用的波长。铜靶的优点是产生的X射线强度高,适用于大多数样品的分析。此外,铜靶的成本相对较低,易于获取和维护。相比之下,钴靶产生的X射线波长为1.7902 Å(即钴Kα线)。钴靶的主要优点是其较高的能量,适用于对具有较高原子序数的样品进行分析,最适用于对主成分为Fe的材料分析。


5. 不同粒径的样品会对测试结果有什么影响?

答:(1) 衍射峰宽度:较小的粒径会导致衍射峰变宽,因为较小的晶体尺寸会引起更多的晶体缺陷和晶界,从而增加了衍射峰的宽度。 (2) 衍射峰强度:较小的粒径会导致衍射峰的强度减弱,因为较小的晶体尺寸会导致晶体内部的原子散射减弱。 (3) 衍射峰位置:较小的粒径会导致衍射峰位置的偏移,因为较小的晶体尺寸会引起晶格畸变,从而改变了晶体的晶格参数。 (4) 相对含量的计算:在定量分析中,较小的粒径会导致相对含量的计算出现误差,因为较小的晶体尺寸会引起衍射峰的强度减弱,从而影响了相对含量的准确性。

具体影响可参考以下结果图:
 

6. XRD检测中为什么会出现馒头峰?

答:在XRD测试中,“所谓的“馒头峰”就是指比较弥散的峰型,反映了物质结构中非晶区的产生。


7. 测试过程中是怎么制样的?

答:制样过程如下图所示,其中图1所示为常见的玻璃样品架。压片时,将粉末样品加入到样品架的凹槽中间,使松散样品粉末略高于样品架平面(图2);取载玻片轻压样品表面,让粉末样品表面刮平与框架平面一致,并将多余的不在凹槽内的粉末刮掉(图3);如果样品量不多,得到类似图3的样品也可以用来进行XRD分析;如果样品量足够,应该将未填满的地方补加样品,压平,直至整个样品槽被填满(如图4所示)。压平时,务必保持整个表面均匀平整且与凹槽平面一致。

 

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