X射线衍射技术主要应用

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1、X射线衍射技术主要应用 李 仲李仲作者简介：李仲（1985），男，在读硕士，研究方向：化学分析. E-mail: lzking071.5School of Chemical Engineering&Technology China university of Mining and Technology Xuzhou 221116中国矿业大学化工学院 徐州 221116221116中国矿业大学（徐州）南湖校区杏三B6162李仲（1985），男，在读硕士，研究方向：化学分析李仲Li Zhong1.51.51.51.51.51.51.51.51*|*专著*|*左演声. 材料现代分析方法M . 北京:

2、北京工业大学出版社, 2000.2*|*期刊*|* 吴旻. X射线衍射及应用J. 沈阳大学学报 , 1995,(04) .3*|*期刊*|*杨新萍. X射线衍射技术的发展和应用J. 山西师范大学学报(自然科学版) , 2007,(01)4*|*期刊*|*郭灵红, 钟辉. X 射线衍射及在冶金和材料科学中的应用. 四川有色金属, 1994( 4) : 19 215*|*期刊*|*施颖等 X射线粉末衍射法测定未知晶体结构. 中 国 科 学 ( A辑)第28卷2期6*|*期刊*|*张晓梅; 原思训 利用X射线衍射光谱研究丝织品的老化;光谱学与光谱分析, 2010年 01期7*|*期刊*|*姜贵君等

3、X射线衍射分析及其在微纤丝角测定中的应用. 安徽农业科学, 2010年 02期8*|*期刊*|*杨红玲等射干的 X射线衍射 Fourier指纹图谱鉴定. 时珍国医国药 2010年第 21卷第 1期*|1|李仲|Li Zhong|中国矿业大学化工学院 徐州 221116|School of Chemical Engineering&Technology China university of Mining and Technology Xuzhou 221116|李仲（1985），男，在读硕士，研究方向：化学分析|中国矿业大学（徐州）南湖校区杏三B6162|221116|X射线衍射技术主要应用|

4、The main application of X-ray diffraction techniques|3 / 3文档可自由编辑打印（中国矿业大学化工学院 徐州 221116）摘要： X射线衍射简称XRD，它是一种重要的实验方法和物质结构分析手段。其应用非常广泛，现已渗透到物理、化学、材料科学等各种工程技术科学中。本文简要地介绍了X射线的原理及其主要应用。关键词：X 射线衍射 原理 应用中图分类号：O657The main application of X-ray diffraction techniquesLi Zhong(School of Chemical Engineering&Te

5、chnology China university of Mining and Technology Xuzhou 221116)Abstract: XRD has been an main means of experiment and microstructure. XRD has been widely used in physics, chemistry , material science and all kings of engineering technology etc. in the word, the fundamental theory and primary appli

6、cations were introducedn this paper, the fundamental theory and primary applications were introduced.Key words: XRD; theory;application 0 引言X射线是1985年由德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现，它是一种不能被肉眼观察到，但可以使铂氰化钡粉末发出荧光的射线，经过科学家们的进一步的研究发现，这种射线可直线传播，经过电场、磁场时不发生偏转,具有很高的穿透能力。当穿过物质时它可以被偏振化，并使物质吸收而使强度衰减，它能使空气或其它气体电离并能杀伤生物细胞等，这

7、就是X射线。德国物理学家劳厄于1912年发现了X射线衍射现象，并导出了劳厄晶体衍射公式；紧接着英国物理学家布拉格父子又将此衍射关系用简单的布拉格定律表示，使之易于接受14。随着现代仪器的迅速发展，对物质结构分析的方法有中子衍射、电子衍射、X射线衍射、红外光谱等方法，但是X射线衍射是应用最广泛的一种方法。1 X射线衍射的基本原理 X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，由于大量原子散射波的叠加、互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。而晶体可被用作X光的光栅，与这些很大数目的原子、离子或分子所产生的相干散射相遇将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减

8、弱。当x射线沿某方向入射某一晶体的时候，晶体中每个原子的核外电子产生的相干波彼此发生干涉，当每两个相邻波源在某一方向的光程差() 等于波长的整数倍时，它们的波峰与波峰将互相叠加而得到最大限度的加强，这种波的加强叫做衍射，相应的方向叫做衍射方向，在衍射方向前进的波叫做衍射波。= 0的衍射叫零级衍射，=的衍射叫一级衍射，=n的衍射叫n级衍射，n不同，衍射方向也不同。当满足衍射条件时，可应用布拉格公式：2dsin=应用已知波长的X射线来测量角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量角，从而计算出特征X射线的波长，进而可查出试样中所含的元素。2 X射线衍射的基本原

9、理2.1 X射线粉末衍射法测定未知晶体结构利用X 射线粉末衍射技术测定未知晶体结构的方法。以新化合物Ba3BPO7为例，首先采用分峰的方法将粉末衍射数据还原为类似单晶的数据，然后利用单晶结构分析的方法确定该化合物中钡、磷和硼原子的位置，同时结合振动光谱分析提供的硼和磷的配位多面体结构信息，确定了氧原子的位置,最后利用特定方法进行了结构精修，从而得到其晶体结构5。2.2 X射线衍射技术研究丝织品的老化的应用丝织品是一种由蛋白质分子组成的高分子材料，容易受其他因素影响而降解老化，丝是以微结晶和非晶链分子沿纤维轴方向定向排列但不是完全平行排列，因此具有一定的取向度和结晶度，这就可以通过X射线衍射对丝

10、织品老化特征及结晶度的变化进行研究，对古代丝织品的保护和丝织品老化的机理研究有重大的意义6。2.3 X射线衍射在测定木材微纤丝角中的应用木材的微纤丝角为细胞次生壁S2层微纤丝排列方向与细胞主轴所形成的夹角，是木材性质中最重要的物理量之一。研究表明，微纤丝角是决定木材机械性能的最主要因素之一，直接影响木材的异向收缩性和弹性模量。所以利用XRD可以更准确的测定木材微纤丝角的大小7。2.4 X射线衍射技术在中药鉴定方面的应用当某一物质进行衍射分析时，该物质被X射线照射而产生不同程度的衍射现象。物质组成、晶型、分子内成键方式、分子构型等决定该物质产生特有的衍射图谱。如果该物质是一混合物，X射线衍射图是

11、各混合物各组分衍射效应的叠加。只要这一混合物的物质组成是恒定的，其衍射图谱可以作为该混合物的特征图谱。由于多晶物质各个晶面对X射线的散射方向和强度的不同，其叠加的结果就形成了不同晶面上衍射线位置和强度的差异，从而可以作为定性和定量分析的依据。由于各种中药的化学成分各不相同，每种中药都有反映其各自组分特征的 XRD图谱，由此可实现鉴定中药的目的8。2.5 X射线衍射技术在地质学中的应用碳酸盐无论是在广阔的海洋还是在辽阔的大地均广泛分布。它是沉积岩石学，特别是第四纪生物礁相碳酸盐沉积地质学最重要的研究课题。通过对碳酸盐沉积物样品进行X射线衍射定量分析，对其分析结果做认真总结、分析和衬比，可得出了较

12、有价值的规律，为地质层划分提供了有力的支持。2.6 其它领域应用目前X射线衍射技术正向前高速发展，其应用领域也在不断扩大，如在生命科学和生物工程中利用高亮度及具有特定时间结构X射线源及高效探测系统研究瞬时及动态的观察，研究生物组织的结构2。在材料科学中利用X射线激光器建立X射线全息照相术，得到物质内部的三维图象，有利于测定复杂的晶体结构和在固体氧化物燃料电池的粉体合成中利用XRD技术测定粉体的组成和粉体中晶体的结构3 结论本文主要介绍了XRD在各方面的应用，随着计算机技术的迅速发展，XRD技术也得到了巨大的进步，现在XRD技术在工程技术中已经占据重要地位。参考文献1 左演声. 材料现代分析方法

13、M . 北京:北京工业大学出版社, 2000.2 吴旻. X射线衍射及应用J. 沈阳大学学报 , 1995,(04) .3 杨新萍. X射线衍射技术的发展和应用J. 山西师范大学学报(自然科学版) , 2007,(01)4 郭灵红, 钟辉. X 射线衍射及在冶金和材料科学中的应用. 四川有色金属, 1994( 4) : 19 215 施颖等 X射线粉末衍射法测定未知晶体结构. 中 国 科 学 ( A辑)第28卷2期6 张晓梅; 原思训 利用X射线衍射光谱研究丝织品的老化;光谱学与光谱分析, 2010年 01期7 姜贵君等 X射线衍射分析及其在微纤丝角测定中的应用. 安徽农业科学, 2010年 02期8 杨红玲等射干的 X射线衍射 Fourier指纹图谱鉴定. 时珍国医国药 2010年第 21卷第 1期