X射線衍射儀是一種基于X射線與物質相互作用的儀器,通過衍射現象揭示物質的晶體結構和晶體學信息。它廣泛應用于材料科學、晶體學、結構分析和固體物理學等領域。其原理基于X射線與物質的相互作用。當X射線通過晶體或非晶體材料時,會發生衍射現象,即X射線的波動性導致它們在材料中被散射和干涉。X射線衍射儀利用探測器記錄衍射X射線的強度和角度信息,并通過衍射圖樣的分析,推斷出物質的晶體結構和晶體學參數。
在操作
X射線衍射儀時,掌握一些技巧可以有效提高測量的準確性和效率。以下是一些關鍵技巧:
1、樣品制備
最佳粒度:確保樣品粒度適中,過細或過粗的粒度都會影響衍射結果。通常推薦的粒度范圍是1-5微米,這有助于獲得更加清晰和準確的衍射圖譜。
均勻分散:樣品應在載玻片上均勻分散,避免聚集或分層,以確保X射線能夠均勻照射到每個顆粒上,從而提高數據采集的代表性和準確性。
平整壓實:使用玻璃板或類似工具輕輕壓平樣品,確保樣品表面平整且與載玻片接觸良好,減少測量誤差。
2、儀器校準
標準樣品校正:定期使用標準樣品(如硅粉)進行儀器校準,以檢查和調整儀器的測量精度。這一步驟對于長期使用的設備尤為重要,可以幫助發現并糾正設備的漂移和偏差。
光學系統檢查:定期檢查X射線光源、光路和探測器的狀態,確保沒有灰塵、污垢或其他遮擋物影響測量精度。必要時清潔光學元件,保持其干凈無污。
軟件更新:確保儀器控制和數據處理軟件為最新版本,及時更新軟件不僅能修復已知問題,還能提升整體性能和穩定性。
3、測量參數設置
掃描范圍:根據待測樣品的特性和研究目的,選擇合適的掃描范圍。例如,對于大多數無機材料,選擇5-90°的2θ范圍通常可以覆蓋絕大多數衍射峰。
步進角度:設定適當的步進角度,一般情況下0.02°的步進角度能提供足夠的分辨率和測量效率。對于某些需要更高分辨率的分析,可以將步進角度減小到0.01°。
掃描速度:掃描速度應根據實際需求和儀器性能來設定。較慢的掃描速度可以增加測量的準確性,但會增加測量時間。一般推薦使用每分鐘1-2°的速度。
4、數據采集與處理
消除背景噪聲:通過合理設置測量參數和使用基線校正技術,盡可能減少背景噪聲對衍射數據的影響。必要時進行多次測量并取平均值,以提高數據的信噪比。
數據處理軟件:使用專業的XRD數據處理軟件,如MDI Jade或Topas,進行數據的平滑、去背底、尋峰和擬合操作。這些軟件提供強大的數據處理功能,能幫助用戶準確提取結構信息。
定性與定量分析:利用軟件內建的數據庫進行物相的定性分析,確定樣品中的化合物種類。對于定量分析,可以使用參照強度比(RIR)方法或全譜擬合方法計算各相的含量。