矿物材料现代测试技术 讲义

考虑到影响强度的因素比较复杂,为了减少因强度测量的差异而带来的查找困难,索引中将每种物质列出三次。 (d1,d2,d3; d2,d3,d1; d3,d1,d2)

3.343x 1. 8182 4.2574 SiO2 05-490 1.8182 4.2574 3.343x SiO2 05-490 样,对于每种物质,在索引中都出现三个索引条目,按5万种物质来计算,则共出现15万个条目。

对于这些条目,按如下规律排列:

A)按每个条目的第一列数据,划分出间距不等的 一系列区间 999.99-10.00 9.99-8.00 7.99-7.00 6.99-6.00 5.99-5.50 5.49-5.00 4.99-4.60 4.59-4.30 …… 间的大小按处于该区间的条目的多少来调整。 B)在每个区间内部,按第二列的数据从大到小排列。

以上排列方法,形成了一本很厚的索引工具书,《Hanawalt Index》。

在书中的每一页的顶端,都标明了该页的数据条目的第一列数据所在的区间。在每一个区间内部,第二列的数据从大到小变化。

另外,为了更方面索引,在给出了三个最强衍射峰的同时,还给出了每种物质相的5个次强度峰。 查找方法: 例如,实测数据为(表5-1): d1=2.09x, d2=1.805, d3=1.282。

根据d值查对PDF卡片索引中的d=2.09-2.05一组,并在此组中查找第二列d2(在区间内按从大到小的顺序),再用 d3等其他数据核对。最后可以查得,与以上数据最为接近的卡片编号是4-0836。

亦可用1.80找区间,1.28找位置; 或1.28找区间,2.09找位置。 对比卡片知,二者基本吻合。物质相为Copper。

49

表5-1 一个未知样品的XRD实测数据

4)Fink索引(八强峰索引) 由于部分物质的解理发育,本来应完全随机取向的粉末样品,具有了一些择优取向,这样使得最后测量得到的强度不是十分真实。因此无法正确地选择出3个强峰来。 正是由于这种原因,因此人们又总结出了这种八强峰索引方法。 索引的排列:

取出每周物质强度最大的八个衍射峰,按d值从大到小排列,作为一个条目,如: 3.853, 3.03x, 2.501, 2.282, 2.093, 1.912, 1.873, 1.002 CaCO3 24-27 再取第二个峰作为开始

3.03x, 2.501, 2.282, 2.093, 1.912, 1.873, 1.002, 3.853 CaCO3 24-27 再取第三个峰作为开始

2.093, 1.912, 1.873, 1.002, 3.853, 3.03x, 2.501, 2.282 CaCO3 24-27 A)按每个条目的第一列数据,划分出间距不等的 一系列区间

999.99-10.00 9.99-8.00 7.99-7.00 6.99-6.00 5.99-5.50 5.49-5.00 4.99-4.60 4.59-4.30 ……

区间的大小按处于该区间的条目的多少来调整。

B)在每个区间内部,按第二列的数据从大到小排列。 查找方法与Hanawalt方法相似,只是基本只考虑面网间距从大到小排列,而不管其衍射强度的大小。 如实际测量的方解石的衍射数据一般为

3.851, 3.03x, 2.501, 2.284, 2.092, 1.915, 1.873, 1.002 可很快根据Fink索引查找到其对应的卡片编号 24-027 而根据Hanawalt索引永远无法查找到,因为强峰是错的。 (3.853, 3.03x, 2.501, 2.282, 2.093, 1.912, 1.873, 1.002) Hanawalt索引书与Fink索引书的简单辨认 两本书的厚度相近,颜色一样,名字也很难记住。 简单辨认: 翻看书;三强峰索引:前三列数据是黑体代表强峰)。八强峰索引:黑体的数字穿插其间.

Hanawalt (三强峰):前三列黑体 Fink(八强峰):黑体数字穿插其中

50

4)自动检索:

随着计算机技术的发展,自动检索系统已经形成并逐步完善。计算机自动检索的原理是:利用庞大的数据库,尽可能储存全部相分析卡片资料,然后将实验测得的衍射数据输入计算机,根据成分、分子式、名称、或者三强线原则,与计算机中所存数据一一对照,选出匹配的卡片,然后用卡片数据与实测对比,一般就可给出确定的结果。 一些技术问题

1 d比I/Io重要;

2 低角度的衍射线比高高角度的重要 原因(1)强度比较大

(2)不同物质的峰重叠的几率小

3 混和物鉴定时,采用尝试法,即先找到一种物相的衍射(峰采用任意搭配组合)。然后用其卡片勾去其对应的峰后,再查找剩余的峰(图5-4)。

图5-4 混和物鉴定

作 业

1 试论述晶胞参数精确测定的依据;

2 试论述物相分析的主要依据和主要分析方法; 3 试论述物相分析在矿物材料中的可能应用。

51

第六章 X射线衍射结果应用举例

1 Kα、Kβ及Kα1、Kα2的鉴别 2 定量分析

3 纳米物质平均粒度分析 4 粘土矿物分析

1 Kα、Kβ 及 Kα1、Kα2的鉴别 在用衍射仪方法进行分析时,我们对原始X射线进行了过滤,基本使得Kβ射线“消失”。但实际上并未完全消失,对于强度很大的衍射峰(如三强度峰中强度最大者),则可能在衍射图谱上除了Kα射线形成的衍射外,还有Kβ射线形成的衍射。 滤波片的作用使得:

Iα1:Iα2:Iβ=100:50:13.8

? Iα:Iβ=500:1

有时,有的面网产生的衍射,其计数强度可以达到几万,甚至几十万CPS,这时,就会在衍射图谱上出现对应的β射线造成的衍射效应。 如对石英的最强衍射峰 3.343? 面网,用CuKα (?=1.54178?) 射线进行衍射时,其衍射位置为2?=26.66?。

但我们知道还有强度较弱的β射线

(?=1.3921?) 也存在,可否计算出该面网的β衍射出现在什么角度位置? 根据方程式 ? =2d sin ? 2? = 2 arc sin ( ? /2d)

对于d=3.343?的面网, 其α射线的衍射角 ,2 ?=26.66 ?,β射线的衍射角2 ?=24.04 ? 在对图谱处理的过程中,标注峰位(d)的时候,都是按照α射线的波长,根据布拉格方程式计算面网间距的(图6-1 )。

图6-1 Kα1、Kα2的鉴别

对于一般的衍射数据,由于低角度区域的衍射强度比较大,因此可能出现β衍射的峰位也多数在低角度区域,并且只限于衍射强度特别大的面网的衍射。

Kα1与Kα2 的情况与上述类似。以Cu靶为例,? Kα1=1.5405?, ? Kα2=1.5443?。 有两个面网,d1=3.343?, d2=1.818? d1 2?Kα1=26.64 ° 2?Kα2=26.71 ° d2 2?Kα1=50.13 ° 2?Kα2=50.27 ° 对于d1 相差 0.05度, 对于d2相差 0.14度。 由于衍射峰都是具有一定宽度的,因此在低角度时(2?<40 °) ,显示为单一的峰,而高角度则分裂为两个峰(图6-2 )。

52

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@)