如何對x射線圖進行物相分析

晶體的X射線衍射圖像實質上是晶體微觀結構的一種精細復雜的變換,每種晶體的結構與其X射線衍射圖之間都有著一一對應的關系,其特征X射線衍射圖譜不會因為它種物質混聚在一起而產生變化,這就是X射線衍射物相分析方法的依據.制備各種標準單相物質的衍射花樣并使之規范化,將待分析物質的衍射花樣與之對照,從而確定物質的組成相,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“粉末衍射標準聯合會（JCPDS）”負責編輯出版的“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果.這時若以該線作為某相的最強線將找不到任何對應的卡片.⑵ 在眾多卡片中找出滿足條件的卡片,十分復雜而繁鎖.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、繪制定標曲線或者K值測定及計算,都是復雜而艱巨的工作.為此,有人提出了可能的解決辦法,認為 從相反的角度出發,根據標準數據（PDF卡片）利用計算機對定性分析的初步結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,就可以更準確地得到定性和定量分析的結果,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、點陣常數的精確測定
點陣常數是晶體物質的基本結構參數,測定點陣常數在研究固態相變、確定固溶體類型、測定固溶體溶解度曲線、測定熱膨脹系數等方面都得到了應用.點陣常數的測定是通過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值.
點陣常數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射線譜學家的責任,衍射工作者的任務是要在波長分布與衍射線分布之間建立一一對應的關系.知道每根反射線的密勒指數后就可以根據不同的晶系用相應的公式計算點陣常數.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值越精確,因而點陣常數測定時應選用高角度衍射線.誤差一般采用圖解外推法和最小二乘法來消除,點陣常數測定的精確度極限處在1×10-5附近.
3、應力的測定
X射線測定應力以衍射花樣特征的變化作為應變的量度.宏觀應力均勻分布在物體中較大范圍內,產生的均勻應變表現為該范圍內方向相同的各晶粒中同名晶面間距變化相同,導致衍射線向某方向位移,這就是X射線測量宏觀應力的基礎；微觀應力在各晶粒間甚至一個晶粒內各部分間彼此不同,產生的不均勻應變表現為某些區域晶面間距增加、某些區域晶面間距減少,結果使衍射線向不同方向位移,使其衍射線漫散寬化,這是X射線測量微觀應力的基礎.超微觀應力在應變區內使原子偏離平衡位置,導致衍射線強度減弱,故可以通過X射線強度的變化測定超微觀應力.測定應力一般用衍射儀法.
X射線測定應力具有非破壞性,可測小范圍局部應力,可測表層應力,可區別應力類型、測量時無需使材料處于無應力狀態等優點,但其測量精確度受組織結構的影響較大,X射線也難以測定動態瞬時應力.
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,故對線形作適當分析,原則上可以得到上述影響因素的性質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連續卷積法.⑵ 從衍射花樣適當的譜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測定
單晶取向的測定就是找出晶體樣品中晶體學取向與樣品外坐標系的位向關系.雖然可以用光學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部微觀結構的信息.一般用勞埃法單晶定向,其根據是底片上勞埃斑點轉換的極射赤面投影與樣品外坐標軸的極射赤面投影之間的位置關系.透射勞埃法只適用于厚度小且吸收系數小的樣品；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象稱為織構,常見的織構有絲織構和板織構兩種類型.為反映織構的概貌和確定織構指數,有三種方法描述織構：極圖、反極圖和三維取向函數,這三種方法適用于不同的情況.對于絲織構,要知道其極圖形式,只要求出求其絲軸指數即可,照相法和衍射儀法是可用的方法.板織構的極點分布比較復雜,需要兩個指數來表示,且多用衍射儀進行測定 .