XRD和XRPD的区别

一、物相分析

根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，就是X射线物相分析法。一张衍射图谱上衍射线的位置(方向)仅和原子排列周期性有关；衍射线的强度则取决于原子种类、含量、相对位置等性质；衍射线的位置和强度就完整地反映了晶体结构的二个特征，从而成为辨别物相的依据。

1、定性分析方法

(1)图谱直接对比法：直接比较待测样品和已知物相的谱图，该法可直观简单的对物相进行鉴定，但相互比较的谱图应在相同的实验条件下获取，该法比较适合于常见相及可推测相的分析。

(2)数据对比法：将实测数据(2θ、d、I/I1)与标准衍射数据比较，可对物相进行鉴定。

(3)计算机自动检索鉴定法：建立标准物相衍射数据的数据库(PDF卡片)，将样品的实测数据输入计算机，由计算机按相应的程序进行检索，但这种方法还在不断地完善。

2、定量分析方法

每种物相的衍射线强度随其相含量的增加而提高，由强度值的计算可确定物相的含量。定量分析可用来确定混合物中某一化合物的含量。

对于多相样品，当通过定性相分析确定了样品中所存在的物相后，就需要更深入的了解各相的相对百分含量。目前定量方法有：外标法、内标法、标准加入法、RIR值法，其中RIR值法最为简单方便。

RIR法定量是利用各种纯物质与α三氧化二铝按照重量比1:1混合，测试二者强度的比值K，制作成一个数据库，在日常多组分混合物定量分析时，将K值引入利用计算机拟合计算各物相组分含量。

需要说明的是此定量结果为半定量，当然在具体样品分析时，可以将ICP-OES、碳硫氧氮等元素分析方法结合起来，提高定量准确性。若样品又含有有机物，也可将FTIR、TGA、GC-MS结合起来进行定量分析。

测试样品：未知化合物成分分析、某化合物中不同物相定量分析（如二氧化钛中的锐钛矿物相和金红石物相含量）、辅助失效分析、辅助矿物分析、辅助高分子材料定量分析。

二、精密测定点阵参数

点阵常数是晶体物质的基本结构参数。点阵常数的测定是通过X射线衍射线的位置（θ）的测定而获得的。

确定点阵参数的主要方法是多晶X射线衍射法。

X射线衍射法测定点阵参数是利用精确测得的晶体衍射线峰位2θ角数据，然后根据布拉格定律和点阵参数与晶面间距d值之间的关系式计算点阵参数的值。

点阵参数精确测定的应用：可用于研究物质的热膨胀系数、固溶体类型及含量、固相溶解度曲线、宏观应力、化学热处理层的分析、过饱和固溶体分解过程等。

三、宏观应力的测定

宏观应力的存在使部件内部的晶面间距发生改变,所以可以借助X射线衍射方法来测定材料部件中的应力。

按照布拉格定律可知：在一定波长辐射发生衍射的条件下，晶面间距的变化导致衍射角的变化，测定衍射角的变化即可算出宏观应变，因而可进一步计算得到应力大小。

X射线衍射法来测定试样中宏观应力的优点:

(1)可以测量试样上小面积和极薄层内的宏观应力,如果与剥层方法相结合,还可测量宏观应力在不同深度上的梯度变化;

(2)不用破坏试样即可测量;           

(3)测量结果可靠性高；

四、晶粒尺寸大小的测定

材料中晶粒尺寸小于10nm时，将导致多晶衍射实验的衍射峰显著增宽。故根据衍射峰的增宽可以测定其晶粒尺寸。

在不考虑晶体点阵畸变的影响条件下，无应力微晶尺寸可以由谢乐(Scherrer)公式计算 ：

D：晶粒尺寸（nm）

q ：衍射角

b ：衍射峰的半高宽，在计算的过程中，需转化为弧度（rad）

l ：单色入射X射线波长

K ：为Scherrer常数

当B为峰的半高宽时 k=0.89

当B为峰的积分宽度时 k=0.94

五、取向分析

测定单晶取向和多晶的结构（择优取向）。测定硅钢片的取向就是一例。另外，为研究金属的范性形变过程，如孪生、滑移、滑移面的转动等，也与取向的测定有关。

择优取向度F参数的计算：

以计算一般的晶面如(hk1)的F因子为例，需计算出与该晶面方向平行的所有晶面的强度之和。

六、结晶度的测定

结晶性高聚物中晶体部分所占的百分比叫做结晶度。是一种重要的工艺指标。低分子晶体，由于完全结晶，没有结晶度问题。高分子晶体，由于长的链状结构不易完全整规排列，往往导致非完全结晶。

两态分明体系的衍射图由两部分简单叠加而成。一部分是晶态产生的衍射峰，另一部分非晶态产生的弥散隆峰。理论上推导得出如下质量的结晶度公式：

通过软件计算的结晶度为相对结晶度，主要是针对晶态和非晶态差别明显的衍射图进行分析。常见四种结晶状态的XRD图谱：

（a）结晶完整的晶体，晶粒较大，内部原子的排列比较规则，衍射谱线强、尖锐且对称；（b）非晶样品没有衍射峰；

（b）结晶不完整的晶体，由于晶粒过于细小，晶体中有缺陷而使衍射峰形宽阔而弥散；

（d）结晶度越差，衍射能力越弱，峰形越宽。

七、XRD其他方面的应用

*对晶体结构不完整性的研究

包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究。

*结构分析

对新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数据。

*液态金属和非晶态金属

研究非晶态、液态金属结构，如测定近程序参量、配位数等。

*合金相变

包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系等。

*特殊状态下的分析

在高温、低温和瞬时的动态分析。

*此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小；X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等。

http://www.verdegroup.cn/

更多详细资料，可联系上海尔迪仪器科技有限公司，拨打电话021-62211270！021-62211270！

上海尔迪仪器科技有限公司是一家从事仪器设备销售、技术服务与工艺开发的创新公司，为您提供一站式采购服务。

因为样品不能接触空气，所以用胶布密封的方式测试粉末样品的xrd，但是在精修的过程中发现，因为胶布对xrd射线的影响，所有峰的位置向小角度偏移，没用胶布测试的粉末样品峰位值不偏移（用可接触空气的硅粉测试也是这样），因此能确定是胶布的影响，所以想问这种情况该如何修正峰位？

关键词：XRD；XRF；石墨材料

目标：石墨化度和杂质元素分析

引言

石墨具有高温下不熔融、导电导热性能好以及化学稳定性优异等特点，被广泛地应用于航空航天、电池、冶金、核电等行业。工业上常将炭素原料（如石油焦、沥青焦等）经过煅烧、破碎、压型、焙烧、高温石墨化处理来获得高性能的人造石墨材料。

理想的石墨晶体结构为密排六方，点阵常数a=0.2461 nm，c=0.6708 nm，即使是天然石墨，其晶体结构中也存在很多缺陷，点阵常数与理想石墨相比也存在差别。实际应用的人造石墨，其石墨化度受制造工艺和原材料的影响也很大。例如作为航空刹车用的炭/炭复合材料、锂电池用的负极材料等都要求石墨材料必须达到一定的石墨化度，才能保证材料具有Z佳的使用性能。

石墨材料及其原料中的杂质元素分析，也越来越受到很多行业的关注。例如在电解铝行业中，石墨材料作为预焙阳极参与电化学反应而被大量消耗。通常制作预焙阳极的材料来源于石油焦、沥青以及残余的阳极，这些原料中的杂质元素不仅影响了阳极的质量还影响了电解槽中的阳极行为和铝锭的质量。随着电解铝行业大力倡导节能降耗以及炭素材料出口的增加，行业迫切需要一种快速方法来测定预焙阳极及其原料中的杂质元素。

石墨材料的石墨化度、产品和原料的杂质浓度都是材料性能指标和质量控制/工艺调整的依据，是生产及研

发过程中必不可少的检测项目。而XRD和XRF作为成熟的现代分析仪器，是解决这些需求的金标准。

那么赛默飞世尔科技的XRD和XRF能发挥怎样的作用呢？

接下来我们将展示如何使用赛家产品，给出石墨化度以及杂质元素分析的解决方案。

仪器设备

本次实验使用的是赛默飞世尔科技的ARL EQUINOX 100 台式XRD和ARL PERFORM’X 波长色散X射线荧光光谱仪。

图1：ARL EQUINOX 100 X射线衍射仪

图2：ARL PERFORM’X  波长色散X射线荧光光谱仪

实验与结果讨论

01 XRD测试

测样前使用标准硅粉（见图3）对仪器进了角度校准，然后将石墨样品固定在样品台上进行测试（见图4）。使用MATCH ! 软件处理数据，得到石墨（002）晶面层间距d002值后代入Mering–Maire公式（也称富兰克林公式）进行计算：G = (0.3440 –d002) / (0.3440 –0.3354) × （1）

图3：NIST SRM640e标准硅粉

如图5，通过MATCH!软件中的谱峰拟合功能，得到了优化后的d002值。实验共对五个石墨样品进行了测量，并将所得的d002值分别代入Mering–Maire公式得到了对应的石墨化度（见表1）

图5：MATCH!软件谱峰拟合后得到d002值

表1：五个石墨样品的石墨化度结果

02 WDXRF测试

选择一系列石墨标准样品，采用压片法制样（见图6），并按照表2设定的元素分析条件进行测量，并建立工作曲线。

图6：石墨压片制样

表2：石墨样品的元素分析条件

表3列出了在上述条件下，各元素定量曲线的线性回归系数与估计标准误差（SEE）。线性回归系数均大于0.99，同时SEE低于浓度范围下限所在的数量级，说明该方法具有较高的可靠性。

表3：石墨样品各元素工作曲线参数

取两个有化学参考值的待测样品，每个样品重复测试11次，得到分析精度如表4：

表4：分析精度数据汇总表

此外，为了考察制样方法的精度。对编号为47#的样品在相同的制样条件下进行三次压片制样，并对平行样进行测试，得到了表5中的制样方法精度数据：

表5：制样方法精度数据汇总表

小结

1.使用硅内标法或者预先使用硅标样校准XRD仪器的方法，非常适用于各种碳材料的石墨化度分析，可以非常GX的帮助客户完成此项检测。

2.XRF作为一种常用的元素分析方法，与传统湿法化学分析方法相比，其制样简单和可直接测试固态样品的优点，大大提高了检测效率。特别是对于碳材料等轻基体样品，由于对X射线的吸收较低，可以获得更高的灵敏度和更低的检出限。