第一篇：Search-Match X射線衍射數(shù)據(jù)分析軟件使用簡介

Search-Match X射線衍射數(shù)據(jù)分析軟件使用簡介

Crystallographica Search-Match(CSM)是英國牛津大學(xué)所屬的牛津低溫系統(tǒng)有限公司（Oxford Cryosystems Ltd.）開發(fā)的一款X射線衍射物相分析軟件。它基于國際衍射數(shù)據(jù)中心（International Centre for Diffraction Data，即ICDD）提供的粉末衍射卡片（Powder Diffraction File，即PDF卡片)數(shù)據(jù)庫，主要功能是對實(shí)驗(yàn)測得的X射線衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行全譜檢索匹配，以確定樣品中所含的物相。

CSM對輸入數(shù)據(jù)格式的要求

CSM可以使用的數(shù)據(jù)格式不多，但它允許使用最通用的一個數(shù)據(jù)格式----文本數(shù)據(jù)。

下圖為EXCEL軟件顯示的可以用于CSM的兩列數(shù)據(jù)格式。各種不同的X射線衍射儀所提供的文本數(shù)據(jù)均可以通過EXCEL整合成這種數(shù)據(jù)格式，然后以文本形式存儲起來，以供CSM調(diào)用。

點(diǎn)擊Search-Match圖標(biāo)，進(jìn)入軟件主界面

導(dǎo)入X射線衍射TXT文本數(shù)據(jù)

打開“File”--“Import”--“Profile Data”，如下圖所示：

選中待分析的一個兩列文本數(shù)據(jù)文件，打開，如下圖所示：

軟件顯示待測數(shù)據(jù)衍射圖：

點(diǎn)擊Search-match，完成搜索匹配：

搜索匹配結(jié)果出現(xiàn)在左欄中，左欄分別給出候選化合物的PDF卡片號、百分比匹配度、化合物名稱以及分子式等信息，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊這些候選化合物，右邊出現(xiàn)待分析化合物與標(biāo)準(zhǔn)化合物的對比圖，看哪個匹配更好。

把選定的化合物拉到左邊空檔：

譜圖對比說明，待分析樣品的物相為石英：

多相衍射圖的分析：

若樣品中含有多相物質(zhì)，同樣可用CSM自動分析出來。下圖為兩相樣品的衍射圖，搜索后，結(jié)果呈示樣品中含有石英相，選中標(biāo)準(zhǔn)石英的衍射圖：

譜圖對比表明衍射圖中還有其它與石英相不同的衍射線。對剩下的衍射線，CSM軟件也給出可能與之相匹配的化合物：

點(diǎn)擊左欄的候選化合物，查看匹配情況，把選中的化合物拉至空格處：

分析結(jié)果表明樣品中含有石英和剛玉：

第二篇：Search-Match X射線衍射數(shù)據(jù)分析軟件使用簡介

Crystallographica Search-Match(CSM)是英國牛津大學(xué)所屬的牛津低溫系統(tǒng)有限公司（Oxford Cryosystems Ltd.）開發(fā)的一款X射線衍射物相分析軟件。它基于國際衍射數(shù)據(jù)中心（International Centre for Diffraction Data，即ICDD）提供的粉末衍射卡片（Powder Diffraction File，即PDF卡片)數(shù)據(jù)庫，主要功能是對實(shí)驗(yàn)測得的X射線衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行全譜檢索匹配，以確定樣品中所含的物相。

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石脾入水即干，出水便濕；

獨(dú)活有風(fēng)不動，無風(fēng)自搖。

天下物理豈可以意求，惟上圣乃能窮理......支持(0)中立(0)反對(0)小大 2樓 個性首頁 | 信息 | 搜索 | 郵箱 | 主頁 | UC

CSM對輸入數(shù)據(jù)格式的要求

Post By：2005-6-21 18:08:46

CSM可以使用的數(shù)據(jù)格式不多，但它允許使用最通用的一個數(shù)據(jù)格式----文本數(shù)據(jù)。

下圖為EXCEL軟件顯示的可以用于CSM的兩列數(shù)據(jù)格式。各種不同的X射線衍射儀所提供的文本數(shù)據(jù)均可以通過EXCEL整合成這種數(shù)據(jù)格式，然后以文本形式存儲起來，以供CSM調(diào)用。

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Post By：2005-6-21 18:16:39

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導(dǎo)入X射線衍射TXT文本數(shù)據(jù)

Post By：2005-6-22 8:26:35

打開“File”--“Import”--“Profile Data”，如下圖所示：

點(diǎn)擊Search-match，完成搜索匹配：

Post By：2005-6-22 10:28:46

Post By：2005-6-22 10:54:58

把選定的化合物拉到左邊空檔：

多相衍射圖的分析： Post By：2005-6-22 12:02:01

若樣品中含有多相物質(zhì)，同樣可用CSM自動分析出來。下圖為兩相樣品的衍射圖，搜索后，結(jié)果呈示樣品中含有石英相，選中標(biāo)準(zhǔn)石英的衍射圖：

譜圖對比表明衍射圖中還有其它與石英相不同的衍射線。對剩下的衍射線，CSM軟件也給出可能與之相匹配的化合物：

點(diǎn)擊左欄的候選化合物，查看匹配情況，把選中的化合物拉至空格處：

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Post By：2005-6-22 12:20:13

分析結(jié)果表明樣品中含有石英和剛玉：

第三篇：X射線衍射分析

X射線衍射分析 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解X衍射的基本原理以及粉末X衍射測試的基本目的；

2、掌握晶體和非晶體、單晶和多晶的區(qū)別；

3、了解使用相關(guān)軟件處理XRD測試結(jié)果的基本方法。實(shí)驗(yàn)原理

1、晶體化學(xué)基本概念

晶體的基本特點(diǎn)與概念：①質(zhì)點(diǎn)（結(jié)構(gòu)單元）沿三維空間周期性排列（晶體定義），并有對稱性。②空間點(diǎn)陣：實(shí)際晶體中的幾何點(diǎn)，其所處幾何環(huán)境和物質(zhì)環(huán)境均同，這些“點(diǎn)集”稱空間點(diǎn)陣。③晶體結(jié)構(gòu)=空間點(diǎn)陣+結(jié)構(gòu)單元。非晶部分主要為無定形態(tài)區(qū)域，其內(nèi)部原子不形成排列整齊有規(guī)律的晶格。

對于大多數(shù)晶體化合物來說，其晶體在冷卻結(jié)晶過程中受環(huán)境應(yīng)力或晶核數(shù)目、成核方式等條件的影響，晶格易發(fā)生畸變。分子鏈段的排列與纏繞受結(jié)晶條件的影響易發(fā)生改變。晶體的形成過程可分為以下幾步：初級成核、分子鏈段的 圖1 14種Bravais點(diǎn)陣

表面延伸、鏈松弛、鏈的重吸收結(jié)晶、表面成核、分子間成核、晶體生長、晶體生長完善。Bravais提出了點(diǎn)陣空間這一概念，將其解釋為點(diǎn)陣中選取能反映空間點(diǎn)陣周期性與對稱性的單胞，并要求單胞相等棱與角數(shù)最多。滿足上述條件棱間直角最多，同時體積最小。1848年Bravais證明只有14種點(diǎn)陣。晶體內(nèi)分子的排列方式使晶體具有不同的晶型。通常在結(jié)晶完成后的晶體中，不止含有一種晶型的晶體，因此為多晶化合物。反之，若嚴(yán)格控制結(jié)晶條件可得單一晶型的晶體，則為單晶。

2、X衍射的測試基本目的與原理

X射線是電磁波,入射晶體時基于晶體結(jié)構(gòu)的周期性，晶體中各個電子的散射波可相互干涉。散射波周相一致相互加強(qiáng)的方向稱衍射方向。衍射方向取決于晶體的周期或晶胞的大小,衍射強(qiáng)度是由晶胞中各個原子及其位置決定的。由倒易點(diǎn)陣概念導(dǎo)入X射線衍射理論, 倒易點(diǎn)落在Ewald 球上是產(chǎn)生衍射必要條件。1912年勞埃等人根據(jù)理論預(yù)見，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了X射線與晶體相遇時能發(fā)生衍射現(xiàn)象，證明了X射線具有電磁波的性質(zhì)，成為X射線衍射學(xué)的第一個里程碑。當(dāng)一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強(qiáng)度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這就是X射線衍射的基本原理。衍射線空間方位與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系可用布拉格方程表示：

2dsin??n? 式中d為晶面間距；n為反射級數(shù)；θ為掠射角；λ為X射線的波長。布拉格方程是X射線衍射分析的根本依據(jù)。

X 射線衍射(XRD)是所有物質(zhì)，包括從流體、粉末到完整晶體，重要的無損分析工具。對材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)、環(huán)境、納米材料、生物等領(lǐng)域來說，X射線衍射儀都是物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征，以性能為導(dǎo)向研制與開發(fā)新材料，宏觀表象轉(zhuǎn)移至微觀認(rèn)識,建立新理論和質(zhì)量控制不可缺少的方法。其主要分析對象包括：物相分析(物相鑒定與定量相分析)。晶體學(xué)（晶粒大小、指標(biāo)化、點(diǎn)參測定、解結(jié)構(gòu)等）。薄膜分析(薄膜的厚度、密度、表面與界面粗糙度與層序分析，高分辨衍射測定單晶外延膜結(jié)構(gòu)特征)?？棙?gòu)分析、殘余應(yīng)力分析。不同溫度與氣氛條件與壓力下的結(jié)構(gòu)變化的原位動態(tài)分析研究。微量樣品和微區(qū)試樣分析。實(shí)驗(yàn)室及過程自動化、組合化學(xué)。納米材料等領(lǐng)域。儀器與試劑

儀器型號及生產(chǎn)廠家：丹東浩元儀器有限公司DX-2700型衍射儀。測試條件：管電壓40KV；管電流40mA；X光管為銅靶，波長1.5417?；步長0.05°，掃描速度0.4s；掃描范圍為20°～80°。試劑：未知樣品A。4 實(shí)驗(yàn)步驟

1、打開電腦主機(jī)電源。

2、開外圍電源：先上撥墻上的兩個開關(guān)，再開穩(wěn)壓電源（上撥右邊的開關(guān)，標(biāo)有穩(wěn)壓）。

3、打開XRD衍射儀電源開關(guān)（按下綠色按鈕）。

4、開冷卻水：先上撥左邊電源開關(guān)，再按下RUN按鈕，確認(rèn)流量在20左右方可。

5、開高壓（順時針旋轉(zhuǎn)45°，停留5s，高壓燈亮）。

6、打開XRD控制軟件XRD Commander。

7、防光管老化操作：按照20KV、5mA；25KV、5mA；30KV、5mA；35KV、5mA；40KV、5mA；40KV、40mA程式分次設(shè)置電壓、電流，每次間隔3分鐘。設(shè)置方法：電壓、電流跳到所需值后點(diǎn)set。

8、設(shè)置測試條件：設(shè)置掃描角度為3°~80°，步長0.05°，掃描速度0.4s。

9、點(diǎn)擊Start開始測試。

10、降高壓：將電壓、電流分別降至20KV，5mA后，點(diǎn)擊Set確認(rèn)。

11、關(guān)高壓：逆時針旋轉(zhuǎn)45°，高壓燈滅。

12、等待5min，再關(guān)閉冷卻水，先關(guān)RUN，再關(guān)左邊電源。

13、關(guān)閉控制軟件（XRD Commander）。

14、關(guān)XRD衍射儀電源開關(guān)（按下紅色按鈕）。

15、關(guān)電腦。

16、關(guān)外圍電源。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)測定了一種粉末樣品的XRD圖譜并對測定結(jié)果進(jìn)行物相檢索，判斷待測樣品主要成分、晶型及晶胞參數(shù)。粉末樣品的XRD圖譜：

圖2 未編號粉末樣品X-Ray衍射圖譜 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

數(shù)據(jù)處理：對圖譜進(jìn)行物相檢索

結(jié)論：經(jīng)過對樣品譜圖進(jìn)行物相檢索，發(fā)現(xiàn)該粉末樣品中含有兩種晶相，主相為Sr2CaMoO6,另外一種雜相為SrMoO4.7 思考題

1、簡述X射線衍射分析的特點(diǎn)和應(yīng)用。

答：X射線衍射儀具有易升級，操作簡便和高度智能化的特點(diǎn)，靈活地適應(yīng)地礦、生化、理化等多方面、各行業(yè)的測試分析與研究任務(wù)。X 射線衍射(XRD)是所有物質(zhì)，包括從流體、粉末到完整晶體，重要的無損分析工具。對材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)、環(huán)境、納米材料、生物等領(lǐng)域來說，X射線衍射儀都是物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征，以性能為導(dǎo)向研制與開發(fā)新材料，宏觀表象轉(zhuǎn)移至微觀認(rèn)識,建立新理論和質(zhì)量控制不可缺少的方法。其主要分析對象包括：物相分析(物相鑒定與定量相分析)。晶體學(xué)（晶粒大小、指標(biāo)化、點(diǎn)參測定、解結(jié)構(gòu)等）。薄膜分析(薄膜的厚度、密度、表面與界面粗糙度與層序分析，高分辨衍射測定單晶外延膜結(jié)構(gòu)特征)?？棙?gòu)分析、殘余應(yīng)力分析。不同溫度與氣氛條件與壓力下的結(jié)構(gòu)變化的原位動態(tài)分析研究。微量樣品和微區(qū)試樣分析。實(shí)驗(yàn)室及過程自動化、組合化學(xué)。納米材料等領(lǐng)域。

2、簡述X射線衍射儀的工作原理。

答：用高能電子束轟擊金屬“靶”材產(chǎn)生X射線，X射線的波長和晶體內(nèi)部原子面間的距離相近，當(dāng)一束 X射線通過晶體時將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。當(dāng)X射線以掠角θ(入射角的余角)入射到某一點(diǎn)陣晶格間距為d的晶面上時,在符合布拉格方程的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。當(dāng) X射線波長λ已知時(選用固定波長的特征X射線)，采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣品,可從一堆任意取向的晶體中，從每一θ角符合布拉格方程條件的反射面得到反射,測出θ后，利用布拉格方程即可確定點(diǎn)陣晶面間距、晶胞大小和類型。

第四篇：X射線衍射分析思考題

X射線衍射分析思考題

1.X射線學(xué)有幾個分支?每個分支的研究對象是什么? 2.什么叫“相干散射”、“非相干散射”? 3.產(chǎn)生X射線需要什么條件? 4.連續(xù)X射線譜是怎樣產(chǎn)生的?其短波限由什么決定? 5.特征X射線譜是怎樣產(chǎn)生的?為什么特征譜對應(yīng)的波長不變? 6.試推導(dǎo)布拉格方程

7.什么是結(jié)構(gòu)因子(結(jié)構(gòu)振幅)? 結(jié)構(gòu)因子表征了什么? 8.寫出面心立方點(diǎn)陣中能產(chǎn)生衍射的前5個晶面(干涉面).9.物相定性分析的原理是什么? 10.若待測物質(zhì)中有兩種物相,定性分析時有哪些步驟? 透射電鏡與高分辨顯微方法思考題

1.電子波長由什么決定?常用透射電鏡的電子波長在什么范圍內(nèi)? 2.透射電鏡主要由哪幾部分組成?各部分的主要功能? 3.比較光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的異同點(diǎn)。4.影響透射電子顯微鏡分辨率的因素? 5.球差、像散和色差是怎樣造成的？如何減小這些像差？哪些是可消除的像差？

6.有幾種主要的透射電鏡樣品制備方法？各自的應(yīng)用范圍？雙噴減薄和離子減薄各適用于制備什么樣品？

7.發(fā)生電子衍射產(chǎn)生的充要條件是什么? 8.說明體心立方和面心立方晶體結(jié)構(gòu)的消光規(guī)律，分別寫出兩種結(jié)構(gòu)前10個衍射晶面。

9.何為質(zhì)厚襯度？說明質(zhì)厚襯度的成像原理。10.試推導(dǎo)電子衍射的基本公式.11.如何利用已知參數(shù)的多晶樣品標(biāo)定透射電鏡有效相機(jī)常數(shù)？

12.說明已知相機(jī)常數(shù)及晶體結(jié)構(gòu)時單晶衍射花樣標(biāo)定的基本步驟.13.何為明場像？何為暗場像？畫出明場成像和中心暗場成像光路圖。14.何為相位襯度？相位襯度條件下可獲得什么圖像？

15.有幾種常見的高分辨電子顯微像？說明形成不同高分辨像所需的衍射條件

1.電子束與固體樣品相互作用時能產(chǎn)生哪些信號？它們有什么特點(diǎn)？各自的產(chǎn)生機(jī)理是什么? 2.入射電子束強(qiáng)度與各激發(fā)信號強(qiáng)度之間有什么關(guān)系?為什么吸收電子像襯度與二次電子像和背散射電子像襯度相反? 3.掃描電鏡的分辨率與什么因素有關(guān)?為什么不同信號成像的分辨率不同? 4.與透射電鏡相比,掃描電鏡有什么特點(diǎn)?其主要用途是什么? 5.掃描電鏡的主要性能指標(biāo)有哪些?各代表什么含義? 6.說明掃描電鏡中二次電子像的形貌襯度是怎樣形成的？顆粒尺寸大小對襯度有何影響？ 7.分別說明波譜儀和能譜儀的工作原理,它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 8.電子探針儀主要有幾種分析方法?各用于進(jìn)行什么檢測? 9.俄歇電子有什么特點(diǎn)?俄歇電子能譜儀的主要用途? 10.掃描隧道顯微鏡有幾種工作模式？請分別加以說明

第五篇：實(shí)驗(yàn) ： X射線衍射分析

X射線衍射分析

一:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)概括了解X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)及使用。

(2)練習(xí)用PDF(ASTN)卡片以及索引，對多相物質(zhì)進(jìn)行相分析。二：X射線衍射儀簡介

近年來，自動化衍射儀的使用已日趨普遍。傳統(tǒng)的衍射儀由X射線發(fā)生器、測角儀、記錄儀等幾部分組成。自動化衍射儀是近年才面世的新產(chǎn)品，它采用微計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序的自動控制。入射x射線經(jīng)狹縫照射到多晶試樣上，衍射線的單色化可借助于濾波片或單色器。如圖1所示，D／max—rc所附帶的石墨彎晶單色器的反射效率在28.5％以上。衍射線被探測器(目前使用正比計(jì)數(shù)器)所接受，電脈沖經(jīng)放大后進(jìn)入脈沖高度分析器。操作者在必要時可利用該設(shè)備自動畫出脈沖高度分布曲線，以便正確選擇基線電壓與上限電壓。信號脈沖可送至數(shù)率儀，并在記錄儀上畫出衍射圖。脈沖亦可送人計(jì)數(shù)器(以往稱為定標(biāo)器)，經(jīng)微處理機(jī)進(jìn)行尋峰、計(jì)算峰積分強(qiáng)度或?qū)挾?、扣除背底等處理，并在屏幕上顯示或通過打印機(jī)將所需的圖形或數(shù)字輸出。D／max—rc衍射儀目前已具有采集衍射資料、處理圖形數(shù)據(jù)、查找管理文件以及自動進(jìn)行物相定性分析等功能。

圖1 D／max—rc工作原理方框圖

物相定性分析是X射線衍射分析中最常用的一項(xiàng)測試。D／max—rc衍射儀可自動完成這一過程。首先，儀器按所給定的條件進(jìn)行衍射數(shù)據(jù)的自動采集，接著進(jìn)行尋峰處理并自動啟動檢索程序。此后系統(tǒng)將進(jìn)行自動檢索匹配，并將檢索結(jié)果打印輸出。

衍射儀法的優(yōu)點(diǎn)較多：如速度快、強(qiáng)度相對精確、信息量大、精度高、分析簡便、試樣制備簡便等。衍射儀對衍射線強(qiáng)度的測量是利用電子計(jì)數(shù)管（electronic counter）直接測定的。

這里關(guān)鍵要解決的技術(shù)問題是：1.X射線接收裝置--計(jì)數(shù)管；2.衍射強(qiáng)度必須適當(dāng)加大，為此可以使用板狀試樣；3.相同的（hkl）鏡面也是全方向散射的，所以要聚焦；4.計(jì)數(shù)管的移動要滿足布拉格條件。這些問題的解決關(guān)鍵是由幾個機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的：1.X射線測角儀——解決聚焦和測量角度的問題；2.輻射探測儀——解決記錄和分析衍射線能量問題。

X射線衍射儀的光學(xué)原理圖如下：

測角儀是衍射儀的核心部件。(1)樣品臺S：位于測角儀中心，可以繞O軸旋轉(zhuǎn)，O軸與臺面垂直，平板狀試樣C放置于樣品臺上，要與O軸重合，誤差小于0.1mm；(2)X射線源：X射線源是由X射線管的靶上的線狀焦點(diǎn)F發(fā)出的，F(xiàn)也垂直于紙面，位于以O(shè)為中心的圓周上，與O軸平行；(3)光路布置：發(fā)散的X射線由F發(fā)出，投射到試樣上，衍射線中可以收斂的部分在光闌處形成焦點(diǎn)，然后進(jìn)入技術(shù)管。(4)測角儀臺面：狹縫、光闌和計(jì)數(shù)管固定在測角儀臺面上，臺面可以繞O軸轉(zhuǎn)動，角位置可以從刻度盤上讀出。(5)測量動作：樣品臺和測角儀臺可以分別繞O軸轉(zhuǎn)動，也可以機(jī)械連動，機(jī)械連動時樣品臺轉(zhuǎn)過θ角時計(jì)數(shù)管轉(zhuǎn)動2θ角，這樣設(shè)計(jì)的目的是使X射線在板狀試樣表面的入射角經(jīng)常等于反射角，常稱這一動作為θ-2θ連動。

X光管產(chǎn)生的特征X射線經(jīng)準(zhǔn)直狹縫以θ角入射到樣品表面，其衍射光線由放在與入射x射線成2θ角的探測器測量（強(qiáng)度I）。θ-2θ角可由測角儀連續(xù)改變（掃描），測出相應(yīng)I-θ曲線，從而獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。三：操作規(guī)程

由指導(dǎo)老師講解

四：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

五：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及報告要求

(1)由指導(dǎo)教師在現(xiàn)場介紹X射線衍射儀的構(gòu)造，進(jìn)行操作表演，并描畫一兩個衍射峰。

(2)以2~3人為一組，按事先描繪好的多相物質(zhì)的衍射圖進(jìn)行物相定性分析。(3)記錄所分析的衍射圖的測試條件，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果以表格形式列出。

六：思考題

(1)利用X射線進(jìn)行物相分析是，對試樣有什么要求？(2)簡要說明X射線衍射一的主要功能。