X射線圖譜怎么分析
晶體的X射線衍射圖像實質(zhì)上是晶體微觀結(jié)構(gòu)的一種精細(xì)復(fù)雜的變換,每種晶體的結(jié)構(gòu)與其X射線衍射圖之間都有著一一對應(yīng)的關(guān)系,其特征X射線衍射圖譜不會因為它種物質(zhì)混聚在一起而產(chǎn)生變化,這就是X射線衍射物相分析方法的依據(jù).制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化,將待分析物質(zhì)的衍射花樣與之對照,從而確定物質(zhì)的組成相,就成為物相定性分析的基本方法.鑒定出各個相后,根據(jù)各相花樣的強度正比于改組分存在的量（需要做吸收校正者除外）,就可對各種組分進行定量分析.目前常用衍射儀法得到衍射圖譜,用“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會（JCPDS）”負(fù)責(zé)編輯出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片）”進行物相分析.
目前,物相分析存在的問題主要有：
⑴ 待測物圖樣中的最強線條可能并非某單一相的最強線,而是兩個或兩個以上相的某些次強或三強線疊加的結(jié)果.這時若以該線作為某相的最強線將找不到任何對應(yīng)的卡片.
⑵ 在眾多卡片中找出滿足條件的卡片,十分復(fù)雜而繁鎖.雖然可以利用計算機輔助檢索,但仍難以令人滿意.
⑶ 定量分析過程中,配制試樣、繪制定標(biāo)曲線或者K值測定及計算,都是復(fù)雜而艱巨的工作.為此,有人提出了可能的解決辦法,認(rèn)為 從相反的角度出發(fā),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（PDF卡片）利用計算機對定性分析的初步結(jié)果進行多相擬合顯示,繪出衍射角與衍射強度的模擬衍射曲線.通過調(diào)整每一物相所占的比例,與衍射儀掃描所得的衍射圖譜相比較,就可以更準(zhǔn)確地得到定性和定量分析的結(jié)果,從而免去了一些定性分析和整個定量分析的實驗和計算過程.
2、點陣常數(shù)的精確測定
點陣常數(shù)是晶體物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù),測定點陣常數(shù)在研究固態(tài)相變、確定固溶體類型、測定固溶體溶解度曲線、測定熱膨脹系數(shù)等方面都得到了應(yīng)用.點陣常數(shù)的測定是通過X射線衍射線的位置（θ ）的測定而獲得的,通過測定衍射花樣中每一條衍射線的位置均可得出一個點陣常數(shù)值.
點陣常數(shù)測定中的精確度涉及兩個獨立的問題,即波長的精度和布拉格角的測量精度.波長的問題主要是X射線譜學(xué)家的責(zé)任,衍射工作者的任務(wù)是要在波長分布與衍射線分布之間建立一一對應(yīng)的關(guān)系.知道每根反射線的密勒指數(shù)后就可以根據(jù)不同的晶系用相應(yīng)的公式計算點陣常數(shù).晶面間距測量的精度隨θ 角的增加而增加, θ越大得到的點陣常數(shù)值越精確,因而點陣常數(shù)測定時應(yīng)選用高角度衍射線.誤差一般采用圖解外推法和最小二乘法來消除,點陣常數(shù)測定的精確度極限處在1×10-5附近.
3、應(yīng)力的測定
X射線測定應(yīng)力以衍射花樣特征的變化作為應(yīng)變的量度.宏觀應(yīng)力均勻分布在物體中較大范圍內(nèi),產(chǎn)生的均勻應(yīng)變表現(xiàn)為該范圍內(nèi)方向相同的各晶粒中同名晶面間距變化相同,導(dǎo)致衍射線向某方向位移,這就是X射線測量宏觀應(yīng)力的基礎(chǔ)；微觀應(yīng)力在各晶粒間甚至一個晶粒內(nèi)各部分間彼此不同,產(chǎn)生的不均勻應(yīng)變表現(xiàn)為某些區(qū)域晶面間距增加、某些區(qū)域晶面間距減少,結(jié)果使衍射線向不同方向位移,使其衍射線漫散寬化,這是X射線測量微觀應(yīng)力的基礎(chǔ).超微觀應(yīng)力在應(yīng)變區(qū)內(nèi)使原子偏離平衡位置,導(dǎo)致衍射線強度減弱,故可以通過X射線強度的變化測定超微觀應(yīng)力.測定應(yīng)力一般用衍射儀法.
X射線測定應(yīng)力具有非破壞性,可測小范圍局部應(yīng)力,可測表層應(yīng)力,可區(qū)別應(yīng)力類型、測量時無需使材料處于無應(yīng)力狀態(tài)等優(yōu)點,但其測量精確度受組織結(jié)構(gòu)的影響較大,X射線也難以測定動態(tài)瞬時應(yīng)力.
4、晶粒尺寸和點陣畸變的測定
若多晶材料的晶粒無畸變、足夠大,理論上其粉末衍射花樣的譜線應(yīng)特別鋒利,但在實際實驗中,這種譜線無法看到.這是因為儀器因素和物理因素等的綜合影響,使純衍射譜線增寬了.純譜線的形狀和寬度由試樣的平均晶粒尺寸、尺寸分布以及晶體點陣中的主要缺陷決定,故對線形作適當(dāng)分析,原則上可以得到上述影響因素的性質(zhì)和尺度等方面的信息.
在晶粒尺寸和點陣畸變測定過程中,需要做的工作有兩個：
⑴ 從實驗線形中得出純衍射線形,最普遍的方法是傅里葉變換法和重復(fù)連續(xù)卷積法.
⑵ 從衍射花樣適當(dāng)?shù)淖V線中得出晶粒尺寸和缺陷的信息.這個步驟主要是找出各種使譜線變寬的因素,并且分離這些因素對寬度的影響,從而計算出所需要的結(jié)果.主要方法有傅里葉法、線形方差法和積分寬度法.
5、單晶取向和多晶織構(gòu)測定
單晶取向的測定就是找出晶體樣品中晶體學(xué)取向與樣品外坐標(biāo)系的位向關(guān)系.雖然可以用光學(xué)方法等物理方法確定單晶取向,但X衍射法不僅可以精確地單晶定向,同時還能得到晶體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的信息.一般用勞埃法單晶定向,其根據(jù)是底片上勞埃斑點轉(zhuǎn)換的極射赤面投影與樣品外坐標(biāo)軸的極射赤面投影之間的位置關(guān)系.透射勞埃法只適用于厚度小且吸收系數(shù)小的樣品；背射勞埃法就無需特別制備樣品,樣品厚度大小等也不受限制,因而多用此方法 .
多晶材料中晶粒取向沿一定方位偏聚的現(xiàn)象稱為織構(gòu),常見的織構(gòu)有絲織構(gòu)和板織構(gòu)兩種類型.為反映織構(gòu)的概貌和確定織構(gòu)指數(shù),有三種方法描述織構(gòu)：極圖、反極圖和三維取向函數(shù),這三種方法適用于不同的情況.對于絲織構(gòu),要知道其極圖形式,只要求出求其絲軸指數(shù)即可,照相法和衍射儀法是可用的方法.板織構(gòu)的極點分布比較復(fù)雜,需要兩個指數(shù)來表示,且多用衍射儀進行測定 .
