X射線衍射分析Jade使用教程之物相定量計算操作（四）

jade簡介及基本操作教程：

https://sousepad.com/h-nd-2409.html#_np=2_782

jade物相檢索操作教程：

https://sousepad.com/h-nd-2410.html#_np=2_782

本教程主要包括一下幾個部分：

1、jade簡介

2、jade基本操作教程

3、jade物相檢索操作教程

4、jade物相定量計算操作教程

5、jade晶胞參數(shù)精確計算操作教程

6、jade晶粒尺寸計算操作教程

7、殘余應力計算操作教程

8、全譜擬合精修教程

01物相定量的基本原理

物相的衍射強度(I)與該物質(zhì)參與衍射的體積(V)成正比，對于衍射儀法，單相體系物相衍射線強度為:

02K值法

?預先制備一個待測相j和標準物質(zhì)(S)(不與試驗樣品發(fā)生化學反應，化學性質(zhì)穩(wěn)定)重量比為1:1的兩相混合試樣

?測量兩相某條衍射線強度比，令

■往待測試樣中加入已知量的內(nèi)標物質(zhì)(S,Ws),制成復合試樣

?測定待測相(J)的指定衍射線強度與內(nèi)標物質(zhì)(S)某一衍射線強度之比

●K值的物理意義●

●K值與待測相和內(nèi)標物質(zhì)的含量無關

●只需要制備一個混合樣就可以測量出一個相的K值

●只與待測相有關，與樣品中的其它相(未知相，非晶相)無關

●K值具有常數(shù)意義，只要待測相、內(nèi)標物、實驗條件相同，無論相的含量如何變化都可以使用相同的K值

●在現(xiàn)有的許多PDF卡片上記錄了相的K值(RIR, Ratio of Intensity Reference)。

●K值法實例●

樣品中含有3個相，并且可能還含有少量“非晶體”物質(zhì)，因此，用絕熱法不能解決問題。采用K值法:

1)稱取0.85g待測樣品，再稱取0.15g剛玉粉末(a-Al2O3),混合成一個混合樣品;

2)測量混合樣品的圖譜，物相檢索——確定相的種類和各相的K值(RIR);

3)擬合峰分離——確定各個相的衍射強度;

4)計算混合樣品中各物相的質(zhì)量分數(shù)(wt%)

上圖中：單擊Al2O3所在行，并在“Internal Standard"前的方框中加入對號，在Wt=后的方框中輸入Al2O3在混合物中的質(zhì)量分數(shù)(15%)，再單擊Calc wt按鈕，就可計算出混合物中各個物相的質(zhì)量分數(shù)

上圖中：選擇顯示了”wt(n)%"，這個結(jié)果是待測原始樣品中各個物相的質(zhì)量分數(shù)。注意樣品中還存在1.7%的非晶體物質(zhì)，而顯示Al2O3的質(zhì)量分數(shù)為0

03絕熱法

●待測相品中有多個相，每個相均為已知相，不加入標準物質(zhì)，計算全部相的質(zhì)量分數(shù)
●要求

?試樣中不包含非晶相

?各個相的K值為已知
●優(yōu)點

?不需要加入標準物質(zhì)，是塊狀試樣定量分析的可選方法

?不加入內(nèi)標物質(zhì)，不稀釋樣品中物質(zhì)的含量，有利于減少測量誤差

?一個樣品一次掃描就能計算出全部物相的含量

●絕熱法基本原理●

●設一個樣品中含有n個相，則n個相的質(zhì)量分數(shù)之和等于1:

●設n個樣的編號為i=1，2，...s...n,以其中的S相設定為標準物質(zhì)，可以寫出(n-1)個方程:

●絕熱法基本方程●

●當一個樣品中不存在非晶相，而且樣品中每一物相的K值都為已知時，通過一次掃描可以計算出樣品中的全部物相含量。計算公式為:

其中j可以是樣品中任意指定的一個相

●絕熱法實用方程●

下面這個公式推導了以j相為參比物時的RIR值。

!從PDF卡片上查找的RIR值可直接代入計算式

●絕熱法實驗步驟●

1、用慢速度測量樣品的全譜并作出物相鑒定

2、測量各物相的衍射強度

3、查出各物相的RIR值

4、代入下面的公式完成計算

●絕熱法定量實例-1●

樣品中含有2個相: F3O4和F2O3

1)物相檢索一確定相的種類和各相的K值(RIR)

2)擬合峰分離一確定各個相的衍射強度

3)刪除不必要的峰一只留下最強峰

4)計算

根據(jù)RIR值的定義，只用最強峰的數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量分數(shù)

物相鑒定為兩相樣品

分別選擇兩個物相的最強峰作分峰處理,得到各個物相的“衍射強度”

選擇Options | Easy Quantitative analysis菜單命令，打開定量分析窗口，按下“Calc wt%"，可計算出兩個物相的質(zhì)量分數(shù)和體積分數(shù)

在“打印預覽窗口”中按下“Setup”，并選擇上圖中的“Phase content"。在輸出的圖譜中，將顯示各個物相的質(zhì)量分數(shù)

●絕熱法實例-2●

Al-Zn-Mg合金中析出相MgZn2含量計算

從樣品的TEM圖中可以看出，樣品由基體相和析出相(圖中的黑，白條狀物)組成，需要鑒定出物相并計算質(zhì)量分數(shù)

存在的問題:

樣品中的AI相存在明顯的擇尤取向，各個衍射峰的強度明顯與PDF卡片顯示的強度不匹配，在實測衍射譜中，最強峰變成了一個弱峰，此時，不能只用一個峰來計算強度，而應當多選一些峰來做取向消除

解決辦法:

每一個物相都可以選擇多相衍射峰擬合，根據(jù)各個峰強與PDF卡片強度的不匹配性計算擇優(yōu)取向因子，Jade將根據(jù)擇優(yōu)取向因子重新計算物相的標準強度，從而減小擇尤取向?qū)坑嬎愕挠绊?/span>

對于存在擇尤取向的樣品還用單峰強度來計算質(zhì)量分數(shù)：計算結(jié)果明顯是不正確的

04定量分析中的誤差

4.1 衍射強度的不準確性

Jade既可以按峰高也可以按峰面積作為衍射強度來計算質(zhì)量分數(shù)，但是，在一般情況下，需要使用峰面積作衍射強度

●峰高和峰面積的關系:面積=峰高*FWHM

！峰高和面積并不等價

4.2 RIR值的不精確性和不唯一性

●同一物相有多張PDF卡片與之對應，而且RIR值不同

●不同晶粒度的同一物相，RIR值相差很大

●不同研磨程度使RIR值相差較大

●最關鍵的是選擇與實測譜圖最吻合的卡片

4.3 樣品的有序性

兩相合金樣品，Al+MgZn2，存在擇優(yōu)取向

擇優(yōu)取向物相衍射強度的校正

若物相不存在擇優(yōu)取向，設某(HKL)衍射強度為I。存在擇優(yōu)取向時的衍射強度ItI=It/P

其中P為該晶面的極點密度

擇優(yōu)取向物相衍射強度的校正

當衍射范圍內(nèi)存在n條某物相的衍射線時，任意一條衍射線的極密度P可表示為(n為反射區(qū)內(nèi)的衍射線數(shù)，N為反射面的多重因子，Iu為標準強度）

建議:

●不用或慎用重疊峰數(shù)據(jù)，避免擬合誤差;

●不用或少用峰強低的數(shù)據(jù)，避免系統(tǒng)誤差;

●同一物相有多張可選PDF卡片時，選擇RIR值適中的

●傳統(tǒng)定量方法只用于物相種類少于4個的樣品

我們整理后會陸續(xù)推送給大家（文章略長，但都是精華），希望對大家有用。

1、jade簡介

2、jade基本操作教程

3、jade物相檢索操作教程

4、jade物相定量計算操作教程

5、jade晶胞參數(shù)精確計算操作教程

6、jade晶粒尺寸計算操作教程

7、殘余應力計算操作教程

8、全譜擬合精修教程