-衍射仪实验指导书-重庆交通大学.docx

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1、直接使用，不过需加工出一个平面0金属和合金样品常可碾压成平板使用,但是在这种冷加工过程中常会引起择优取向，需要考虑适当的退火处理。岩石以及金属或合金块内常常可能存在织构，为了结果的牢靠，还是应当磨成粉末或锂成细屑。1.3粘土矿物试样的制备1.3.1 粘土矿物分别方法1.3.1.1 泥岩粘土分别步骤将样品桥碎至小于Imm粒径：将粉碎后的样品放在高型烧杯中，加蒸馀水浸泡，有条件的话可用超声波促进分散；假设粘土悬浮，吸取粒径小于2pm的悬浮液。不同温度下吸取IOCm悬浮液所需的时间见表1：假设粘土不悬浮可适当处理，直到悬浮：a)除去碳酸盐；b)用双辄水除去有机质：C)湿磨：(1)用蒸储水反第洗涤：e

2、)加几滴氨水或浓度为5%的六儡磷酸钠溶液。将吸取的悬浮液离心，便粘粒沉降.将离心后的样品在低于60C电热枯燥箱中烘干。将烘干后的样品用玛瑙研钵磨制手摸无粒感。用纸包好，标明样品编号。1.3.1.2 砂岩粘土分别步骤样品粉碎至小于5mm粒径：含油砂岩用三氯甲烷抽提至荧光4级以下：其他步骤同131.1的-：依需要吸取粒径小于2m或5m的粘粒。1.3.1.3 碳酸盐岩粘土分别步骤样品粉碎至小于0.2mm粒径；除去碳酸盐承受两种方法：表1粘土沉降时间与温度关系发温度C粘度PasKkrm的沉降时间(2m)hmin温度r粘度PasKkrm(2的沉降时间m)Hmin51.519IO-122201.(X)91

3、()-8O61.47310-I1.41219.84X10-274871.429X101I1.20229.6!10-273781.38710-I1.O239.38X10-272691.34810-1041249.16X10-2716IO1.310X10IO23258.95X10?76111.273IOIIOO268.751O256121.23910-949278.55X1O-?647131.206X10934288.369XHZ638141.I751O-919298.18X10=62915!.!45I0I95308.00X10-262116I.I161O-851317.83X10-261217I

4、.O87IO-837327.67X10-25181.036X10824337.51IO25719I.O34IO-812347.3610-2550稀酸法：将样品用2%3%的盐酸反复处理至无反响。白云石类矿物需在温度低于6().C的水浴上进展加热处理。络合法(EDTA):将粉碎的样品用乙二胺四乙酸钠饱和溶液在低于50t水浴上或电热枯燥箱中处理至无反响。把除去碳酸盐的样品用蒸储水反比洗涤，使粘粒悬浮。其氽步骤同1.,3.1.I的、.1.3.1.4 火山碎屑岩粘土分别步骤同泥岩、砂岩分别步骤。1.3.2 定向片制备方法1.3.2.1 自然定向片(N)制备干样法：将40mg干样放入IOm1.试管中，参加

5、0.7m1.蒸慵水,搅匀,用超声波使粘粒充分分散，快速将悬浮液倒在裁玻片上，风干。悬浮液法：加适fit蒸徽水下经离心沉降获得的粘土中，搅匀，吸取0.70.8m1.的悬浮液于载玻片上，风干。13.2.2自然定向片处理乙二醇饱和片(EG)：用乙二醇蒸气在405(C条件下将自然定向片恒温7h.冷却至室温。加热片(55OC)：在(55OIO)C条件下将乙二稗饱和片恒温2h,自然冷却至室温。经处理后假设伊利石的1.Qnm峰强度下降太大，则应通过试验确定加热温度和恒温时间。1.3.3特别片制备盐酸片(HC1.)：加6mo1.的盐酸于40-5Omg样品中，在80100C水浴上处理5min,冷却后离心洗涤至无

6、氟离子,制片方法同干样法。联氨片(NH2-NH2):在装有6m1.联氨的试管中放进一些干样，使粘土充分分散，15h后经离心处理并帧出清液，将湿样均匀涂在我破片上，马上上机分析。钾离子饱和片(KCI)：将40mg样品放入试管中，参加ImOIZ1.的氟化钾溶液7m1.,饱和三次后用蒸懒水洗涤至无氧离子。制片方法同干样法。2 .放样。制样框装上样品后其平面必需能与衍射仪应合，与聚焦圆相切。3 .开仪器和水箱，水箱温度为20度，为/保护仪器，先将电压和电流分别设为15KV和6mA,待稳定后升为36KV和20mA。1.开启衍射仪掌握操作系统，功能主要是用来掌握衍时仪的运行，完成粉末衍射数据的采集.4.1

7、校准，每次开启后应当首先进展校准，防止前一次忒脍数据结果影响本次试验数据。4.2设置试验根本资料：设置样品名、扫描起始角和终止角、扫描频率等。4.3操作系统主要有6个功能选择项：4.3.1.重登扫描，有三种扫描方式选择：连续方式、定时步进方式或定数步进方式:4.3.2.强度测珏，有两种测量方式选择：定时计数方式或定数计时方式:4.3.3.测角仪转动;4.3.4.测角仪步进或步退:4.3.5.20显示值的校对;4.3.6.计数率测量。5 .开头扫描样品，得到衍射图谱.6 .扫描完毕后，将所得图谱存盘，存储格式为“TXT”格式，以便于卜一步的物相分析。7 .从仪器中取出样品,为了保护仪罂,先将电压

8、和电流降为15KV和6nA,待稳定后再降为OKV和OrnA,关闭衍射仪：待五分钟后关闭水箱。五、成果整理1 .原始数据的初步处理直接从衍射仪得到的数据，是衍射空间的一个剖面的数据，即对应于扫描平面内一系列2。角度位次的X射线衍射强度数据。我们要了解有关物质构造的信息，必需满足时这些原始数据进展一些初步处理。（D图谱的平滑 2）背底的扣除 3）衍射峰的识别 4）各晶面族的衍射角20的试验值测定 5）衍射强度I的测址原始衍时数据经过这些初步处理之后才能用于进一步的分析计算。如物相定性鉴定、物相定量分析、准确测定晶面间距和晶胞参数、晶体颗粒大小及其分布、品体缺陷以及晶体构造的争论等等。2 .物相分析

9、2.1 X肘线衍射方法的依据晶体的X射或衍射图谱是对晶体微观构造精细的形象变换，每种晶体构造与其X射线衍射图之间有着一一对应的关系，任何一种晶态物质都有自己独特的X射线衍射图，而I1.不会由于与其它物质混合在起而发生变化,这就是X射线衍射法进展物相分析的依据。由Bragg方程知道，晶体的每一衍射都必定和一组间距为d的晶面组和联系：2dsin=n(5.1)另方面，某晶体的每衍射的强度1乂与构造因子F模量的平方成正比：=hK朴V(5.2)式中b为单位截面积上入射线的功率：V为参与衍射晶体的体积：K为比例系数，与诸多因素有关.我们知道,每种晶体构造中可能消灭的d值是由晶胞参数a。、，、%、%、-、所

10、打算的，它们打兑了衍射的方向。IFF也是由晶体构造打算的，它是晶胞内原子坐标的函数，它打算了衍射的强度。d和IFP都是晶体构造所打算的，因此每种物质都有其特有的衍射图谱。由此可以确定，混合物的衍射图谱不过是其各组成物质物相图谱的简洁舲合，我们必定可以通过对混合物衍射图的解释、识别，进展物相鉴定。从上式可以看到：每衍射线的强度还与V有关，在混合物的状况则应与该衍射线所对应物相的含量有关，可.见X射线衍射方法不仅能进展物相定性的鉴定，还可以完成定量的测定。2.2 物相定性鉴定通常我们只要识别出样品的粉末衍射图谱分别和哪些晶体的粉末衍射图“相关”，我们就可以判定该样品是由哪些晶体混和组成的.这里的“

11、相关”包括两层含义：(1)样品的图中能找到组成物相对应消灭的衍射峰，而且试验的d值和相对应的d值在试验误差范围内全都(2)各衍射线相对强度挨次原则上也应当是全都的。明显,要把这一原理顺当地付诸应用，需耍积存大量的各种化合物的衍射图数据资料作为参考标准，而I1.还要有套有用的查找比照方法，才能快速完成未知物衍射图的识别、解拜，得出其物相组成的鉴定结论.作为X射线衍射参考.标准的根本要求是：它必需是种纯物版自身以及所用记录方法的真正代表，衍射图必需有良好的重现性；该物质必需是单相的，是经过周密的化学组成分析后确定其化学式的。目前，这种参考标准图不仅能通过试验得到，而1.也能通过计算机计算得到。JC

12、PDS(Joint现在，内容最干富，规模最浩大的多晶衍射数据库是由CommitteeonPowderDiffractionStandards)编篡的粉末衍射卡片集(PDF)“由于固溶现象、类质同象、化学成份偏离、构造畸变等等简单状况的存在，常常可能遇到待分析样品中某些组成物的衍射数据与标准数据不全都的情形，因此，在解释一个未知样品的衍射图时，推断某物质是否与其标准衍射数据“符合”的依据，不仅仅在于依据数据的试验误差范围，而有时考虑到被检出物质物相的构造特点，可以允许有较大的偏差，判据是该物相和参考卡片是否有一样的一套衍射指标。现在可以使用计算机进展PDF卡检索，自动解择样品的粉末衍射数据，并已

13、有多种“全自动衍射仪”问世.但是用计算机解择衍射图时，对dI数据质量的要求更为严格，而且计算机的应用并不意味着可以降低对分析者工作水平的要求，它只能帮助人们节约查对PDF卡的时间，给人们供给一些可供考虑的答案，正式的结论必需由分析者依据各种数据资料加以核定才能得出。2.3 物相定量分析最常用的X射线衍射物相定fit方法，一般统称为比强度法。该法有两个根本的常用方程一一内标方程和外标方程。内标方程可以直接用于定域测定，依据此方程所建立的方法称为内标法。由于试脸时需要参加参考物来解决基体效应带来的困难，故此法又叫做基体冲洗法。当分析一个含有n个物相的多相样品时，假设各组成物相均有一衍射线其比强度能

14、终被测定，且在该样品中这些衍射线的强度分别为1.，I,1.，1.，I11.共n个强度数据，我们可以得到其中任一相i的歪量分数X,的表达式，IIKX=-r-(5.3)i1.IK/-I,式中:1,一各衍射峰强度,其值可从经物相分析后的卡片库里读出：K,一各物相的最强线对于刚玉的最强线的比强度，即所谓的“参考比强度”(RIR)，其值可从经物相分析后的卡片库里读出(5.(3) 为比强度法的外标方程。应用此式进展定量测定时，毋需先将参考物掺入样品中，只需事先测定样品各组分物相对某一共同参考物的比强度即可03试险误差3.1 衍射角测定中的系统误差衍射角测定中的系统误差有三方面的来源：一是物理因素带来的，如X射线经过不同介质时折射的影响，在空气中波长色放的影响等等，这是全部衍射试验方法都不行避开的，不过这些影响只有在极高精度的衍射测量中才需要号虑：其次方面的来源，是测量方法的几何因素，即衍射仪方法的系统误差：第三方面则是每台衍射仪的机械测角仪本身的测角误差。3.2X射线强度测量的误差桁射仪X射线强度测量值的误差主要有：（1）由于样品中晶粒取向的机遇性造成的误差，具有统计性由于样品中晶粒可能存在肯定程度的择优取向，影响相对强度的测员 3）由