理化科普 | XRD-晶体世界探秘的钥匙

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制样时需要注意样品的面积、表面洁净度与表面平整程度。例如：非断口的金属块状试样，在进行试验前，应该尽可能的磨成平面，并进行简单的抛光，可以去除金属表面的氧化膜，也可以消除表面应变层。试样的面积应大于10 mm*10 mm。

晶粒大小最好在320目粒度内，同时体积中有足够多数目的晶粒，使试样在受光照的体积中有足够多数目的晶粒。才能满足获得正确的粉末衍射图谱数据的条件。

影响测试结果因素，除去样品制备外，就是制片的方法，一般常见的就是涂片法与压片法。

1、涂片法： 将样品粉末撒在一片大小为 25 mm ×35 mm ×1 mm的显微镜载片上 （撒粉的位置要相当于制样框窗孔位置） ，然后滴加足够量的丙酮或酒精 （与样品互不相溶） ，使粉末成为薄层浆液状，均匀地涂抹开来，能够形成一个单颗粒层的厚度就可以，待丙酮蒸发后，粉末粘附在玻璃片上；

2、压片法 （目前最常用） ：把样品粉末尽可能均匀地洒入 （最好是用细筛子—360目筛入） 样品槽内，然后用载玻片把粉末轻轻压紧，最后用载玻片把多余凸出的粉末削去。

涂片法与压片法的最大差异为涂片法适用于样品量较少的，避免浪费样品的测试使用。样品预处理的研磨部分需要注意，磨的越细，散射就越强。但是你磨过头了，晶体结构被破坏了，磨成非晶，衍射能力就没有了。就会造成有些峰消失了，而且相邻较近的衍射峰会由于宽化而相互叠加，最终会变成1个或几个" 鼓包 "。

A.根据XRD谱图信息，可以判定样品是无定型还是晶体：无定型样品为馒头峰，没有精细谱峰结构；晶体则有丰富的谱线特征。把样品中最强峰的强度和标准物质的进行峰面积对比，可以定性知道样品的结晶度。

B.通过与PDF卡片进行对比，可以知道所测样品由哪些物相组成 （XRD最重要的用途之一） 。基本原理：晶态物质组成元素或基团如果不相同或其结构有差异,它们的衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度以及衍射峰形上会显现出差异。

A.样品的平均晶粒尺寸，基本原理：当 X 射线入射到小晶体时，其衍射线条将变得弥散而宽化，晶体的晶粒越小，X射线衍射谱带的宽化程度就越大。因此晶粒尺寸与XRD谱图半峰宽之间存在一定的关系，可以利用谢乐公式进行计算。

对于负载型催化剂表面的金属颗粒，其颗粒大小 d （单位 nm） 与其分散度 D 之间可以简单地换算： d ≈0.9/ D （ 注：0.9这个常数是经验值） 。

B.样品的相对结晶度：一般将最强衍射峰积分所得的面积 （ As ） 当作计算结晶度的指标，与标准物质积分所得面积 （ Ag ） 进行对比，结晶度= As / Ag *100%。

C.物相含量的定量分析：主要有 K 值法也叫RIR方法和Rietveld全谱精修定量等。对于一个混合物而言，物质中所有组分通过计算，可以通过归一法得到某一特定组分的百分含量。