MDIJade最完整XRD分析學(xué)習(xí)課程

1、前言 X射線(xiàn)衍射技術(shù)在材料、化工、物理、礦物、地質(zhì)等學(xué)科越來(lái)越受到重視，由于現(xiàn)代X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷完善、數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，受到研究者的歡迎。 本節(jié)課的目的，掌握數(shù)據(jù)處理能力和對(duì)現(xiàn)代衍射儀實(shí)驗(yàn)方法的理解和運(yùn)用能力。 由于Jade版本不同，操作界面也有不同，某些功能在低版本中無(wú)法看到，而低版本中的某些功能在高版本中有的已經(jīng)被刪除。 只介紹同學(xué)們?cè)谝院蟮目蒲泄ぷ髦薪?jīng)常用到的部分，一些需要其他附件輔助完成的作原理介紹。 第1頁(yè)/共125頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。Jade軟件的用處 物相檢索 計(jì)算物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 計(jì)算結(jié)晶化程度 計(jì)算晶粒大小及微觀應(yīng)變 計(jì)算點(diǎn)陣常數(shù) 計(jì)算殘余

2、應(yīng)力 第2頁(yè)/共125頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。打開(kāi)Jade 在開(kāi)始菜單或桌面上找到“MDI Jade”圖標(biāo)，雙擊，一個(gè)簡(jiǎn)單的啟動(dòng)頁(yè)面過(guò)后，就進(jìn)入到Jade的主窗口。 第3頁(yè)/共125頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。打開(kāi)Jade第4頁(yè)/共125頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件 顯示讀入文件對(duì)話(huà)框：選擇菜單“File | Patterns.”打開(kāi)一個(gè)讀入文件的對(duì)話(huà)框。 第5頁(yè)/共125頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件 無(wú)法找到文件格式第6頁(yè)/共125頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件 讀入文件的參數(shù)設(shè)置：Jade可讀取的數(shù)據(jù)類(lèi)型

3、很多，如： MDI ASCii Pattern Files(*.mdi) ：JADE的默認(rèn)數(shù)據(jù)格式，也是一種通用的純文本格式，被很多其它軟件所使用。 RINT-2000 Binary pattern files(*.raw) ：日本理學(xué)儀器數(shù)據(jù)二進(jìn)制格式。 Jade import ascii pattern files(*.TXT) ：通用文本格式，這種格式的文件可由Jade產(chǎn)生，也可讀入到Jade中。 第7頁(yè)/共125頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件第8頁(yè)/共125頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件 在文件名上雙擊或者單擊文件名后鼠標(biāo)左鍵單擊“Read”，這個(gè)文

4、件就被“讀入”到主窗口并顯示出來(lái)。 文件的讀入方式有兩種：一種是讀入，另一種是添加。 （1）Read：讀入單個(gè)文件或同時(shí)讀入多個(gè)選中的文件。讀入時(shí)，原來(lái)顯示在主窗口中的圖譜被清除； （2）Add：增加文件顯示。如果主窗口中已顯示了一個(gè)或多個(gè)譜，為了不被新添加的文件清除，使用增加的方式讀入文件。第9頁(yè)/共125頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件第10頁(yè)/共125頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。讀入文件第11頁(yè)/共125頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分?；竟δ懿僮?File菜單 ： 在這一菜單中，主要命令包括讀入數(shù)據(jù)文件的兩種方式Patterns和 Thumbnai

5、l。 另一個(gè)特別有用的命令是Save。這個(gè)命令具有下級(jí)菜單，其中主要的是： Save-Primary Pattern as *.txt：將當(dāng)前窗口中顯示的圖譜數(shù)據(jù)以文本格式（*.txt）保存，以方便用其它作圖軟件如Origin作圖和作其它處理。 注意： （1）該命令保存的是窗口中顯示的圖譜，如果窗口中顯示的是某一個(gè)圖譜的一部分，那么，保存的只有那么一部分。保存前注意設(shè)置顯示為Full Range(View-Zoom Window菜單)。 （2）如果保存前作過(guò)平滑處理（smooth），則保存的數(shù)據(jù)為平滑后的數(shù)據(jù)而非原始數(shù)據(jù)。第12頁(yè)/共125頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。基本功能操作

6、第13頁(yè)/共125頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分?；竟δ懿僮鞯?4頁(yè)/共125頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Edit菜單： Preferences命令：在這里可以設(shè)置顯示、儀器、報(bào)告和個(gè)性化的參數(shù)。 這里特別要提一下的是關(guān)于儀器半高寬曲線(xiàn)的設(shè)置，在計(jì)算晶粒尺寸和微觀應(yīng)變時(shí)都要用到這一個(gè)參數(shù)，即儀器固有的半高寬。Jade 的做法是測(cè)量一個(gè)無(wú)應(yīng)變和晶粒細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)樣品，繪出它的半高寬- 衍射角曲線(xiàn)，保存下來(lái)，以后在計(jì)算晶粒尺寸時(shí)，軟件自動(dòng)扣除儀器寬度。關(guān)于半高寬曲線(xiàn)的作法，在“儀器半高寬補(bǔ)正曲線(xiàn)”一節(jié)作詳細(xì)介紹。 第15頁(yè)/共125頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。

7、第16頁(yè)/共125頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Display-Keep PDF overlays for New Pattern File:保存前一圖譜的物相檢索結(jié)果到下一個(gè)打開(kāi)的文件窗口，可減少同批樣品物相檢索的工作量。 第17頁(yè)/共125頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Report-Estimate Crystallite Size from FWHM Values: 在劃峰（計(jì)算峰面積）時(shí)顯示晶粒尺寸。第18頁(yè)/共125頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 PDF 菜單： PDF-Setup 命令：這個(gè)命令的作用是導(dǎo)入ICDD PDF 卡片索引。在擁有一

8、個(gè)MDI Jade 軟件的同時(shí)，你必須擁有一套ICDD PDF 卡片庫(kù)。在Jade 作物相檢索前，必須導(dǎo)入ICDD PDF卡片索引。這個(gè)命令打開(kāi)PDF-Setup 對(duì)話(huà)框，建立PDF 卡片索引。第19頁(yè)/共125頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第20頁(yè)/共125頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Options菜單： 這個(gè)菜單中主要的功能有： Cell Refinement : 晶胞精修，即點(diǎn)陣常數(shù)精確測(cè)量。在“計(jì)算點(diǎn)陣常數(shù)”一節(jié)中有詳細(xì)介紹。 Calculate Stress ：殘余應(yīng)力測(cè)量，在“殘余應(yīng)力”一節(jié)詳細(xì)介紹。（Jade6以上版本）第21頁(yè)/共125頁(yè)第二十一頁(yè)，

9、編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第22頁(yè)/共125頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 View 菜單： 這個(gè)菜單中主要有Zoom window-Full Range 和Zoom Windows-Display Range 命令，前者設(shè)置Zoom 窗口顯示全譜，后者設(shè)置該窗口中的顯示范圍。第23頁(yè)/共125頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第24頁(yè)/共125頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Report 菜單 ： 這個(gè)菜單的作用是顯示/ 打印/ 保存各種處理后的報(bào)告，如尋峰報(bào)告，物相檢索報(bào)告，峰形擬合報(bào)告，晶粒尺寸和微觀應(yīng)變計(jì)算報(bào)告等等。這些報(bào)告既可以打印出來(lái)，也可

10、以保存為文件， 有些報(bào)告保存格式為純文本文件，但有的報(bào)告以其它格式保存。報(bào)告統(tǒng)一以樣品名作為文件名，但不同報(bào)告文件的擴(kuò)展名不同。 說(shuō)明：Jade5以前的版本在View菜單下第25頁(yè)/共125頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 常用工具欄和手動(dòng)工具欄： 把菜單下面總顯示在窗口中的工具欄稱(chēng)為常用工具欄，而一個(gè)懸掛式的菜單，作為常用工具欄的輔助工具欄稱(chēng)為手動(dòng)工具欄。第26頁(yè)/共125頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第27頁(yè)/共125頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。尋峰：自動(dòng)標(biāo)記衍射峰位置，強(qiáng)度，高度等數(shù)據(jù)。 尋峰后如有誤標(biāo)，需要用手動(dòng)尋峰方式來(lái)刪除或添加峰標(biāo)記。鼠標(biāo)

11、左鍵點(diǎn)擊某處，增加一個(gè)標(biāo)記，右鍵單擊，刪除一個(gè)標(biāo)記。尋峰功能在“尋峰”一節(jié)有專(zhuān)門(mén)介紹。第28頁(yè)/共125頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。圖譜平滑：測(cè)量的曲線(xiàn)一般都因“噪聲”而使曲線(xiàn)不光滑，在有些處理后也會(huì)出現(xiàn)這種情況，需要將曲線(xiàn)變得光滑一些。數(shù)據(jù)平滑的原理是將連續(xù)多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)求和后取平均值來(lái)作為數(shù)據(jù)點(diǎn)的新值。因此，每平滑一次，數(shù)據(jù)就會(huì)失真一次。一般采用 9-15 點(diǎn)平滑為好。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊平滑按鈕，就會(huì)打開(kāi)平滑參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框。可選擇二次函數(shù)擬合或四次函數(shù)擬合。一般使用二次擬合。 第29頁(yè)/共125頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。峰形擬合：衍射峰一般都可以用一種“鐘罩函數(shù)”

12、來(lái)表示，擬合的意義就是把測(cè)量的衍射曲線(xiàn)表示為一種函數(shù)形式。在作“點(diǎn)陣常數(shù)精確測(cè)量”、“晶粒尺寸和微觀應(yīng)變測(cè)量”和“殘余應(yīng)力測(cè)量”等工作前都要經(jīng)過(guò)“扣背景”圖形擬合”的步驟。常用工具欄中的擬合命令將全譜擬合，但有時(shí)因?yàn)榇翱谥蟹逄?，?jì)算受阻而不能進(jìn)行，此時(shí)，需要用到手工擬合按鈕。擬合方法在“擬合”一節(jié)作祥細(xì)介紹。 第30頁(yè)/共125頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分?？鄢尘埃罕尘笆怯捎跇悠窡晒獾榷喾N因素引起的，在有些處理前需要作背景扣除，單擊“BG”一次，顯示一條背景線(xiàn)，如果需要調(diào)整背景線(xiàn)的位置，可以用手動(dòng)工具欄中的“BE”按鈕來(lái)調(diào)整背景線(xiàn)的位置，調(diào)整好以后，再次單擊“BG”按鈕，背景線(xiàn)

13、以下的面積將被扣除。 如果鼠標(biāo)右鍵單擊“BG”按鈕，彈出背景線(xiàn)扣除方式設(shè)置對(duì)話(huà)框。在此可選擇背景線(xiàn)的線(xiàn)形，線(xiàn)形一般選擇Cubic Spline。 第31頁(yè)/共125頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Strip K-alpha2-Ka1/Ka2 Ratio 2.0： 一般X射線(xiàn)衍射都是使用K系輻射， K系輻射中包括了兩小系，即K和K輻射。二者的波長(zhǎng)相差較大，K輻射一般通過(guò)“石墨晶體單色器”或“濾波片”被儀器濾掉了，接收到的只有K輻射。但是，K輻射中又包括兩種波長(zhǎng)差很小的K1和K2輻射，它們的強(qiáng)度比一般情況下剛好是2/1，在精確計(jì)算點(diǎn)陣常數(shù)前必須將 K2 扣除，可以通過(guò)扣除背景的功能同

14、時(shí)扣除掉K2。第32頁(yè)/共125頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。物相檢索：鼠標(biāo)單擊此按鈕，開(kāi)始檢索樣品中的物相，一般鼠標(biāo)右鍵單擊此按鈕，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框，對(duì)檢索參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，物相檢索在“物相檢索”一節(jié)中作祥細(xì)介紹。 PDF卡片查找：操作方法與 S/M 相似，只是不對(duì)圖譜進(jìn)行比較，而是顯示滿(mǎn)足檢索條件的全部物相列表。 第33頁(yè)/共125頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。計(jì)算峰面積：選擇計(jì)算峰面積的按鈕，然后在峰的下面選擇適當(dāng)背景位置畫(huà)一橫線(xiàn)，所畫(huà)橫線(xiàn)和峰曲線(xiàn)所組成的部分的面積被顯示出來(lái)，這一功能同時(shí)顯示了峰位、峰高、半高寬和晶粒尺寸（需要在Edit- Preferences命

15、令中設(shè)置：Report-Estimate Crystallite Size from FWHM Values）等數(shù)據(jù)。畫(huà)峰時(shí)，注意要適當(dāng)選擇好背景位置，一般以?xún)蛇吪c背景線(xiàn)能平滑相接為宜。 第34頁(yè)/共125頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。刪除峰：在設(shè)備用久了以后，或者因?yàn)榕既坏脑?，在圖譜中會(huì)出現(xiàn)異常的很窄的峰，它們根本不是樣品的峰，需要?jiǎng)h除掉，此時(shí)可以用刪除峰的功能，選擇該按鈕后，在峰下的背景線(xiàn)位置劃線(xiàn)，峰被刪除。為了科學(xué)研究的嚴(yán)肅性，請(qǐng)不要隨意使用此功能。 第35頁(yè)/共125頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。手動(dòng)擬合：有選擇性地?cái)M合一個(gè)或選定的幾個(gè)峰，其它未被選定的峰

16、不作處理。單擊此按鈕，在需要擬合的峰上單擊，作出選定，依次選定所有需要擬合的峰后，再次單擊此按鈕，開(kāi)始擬合。如果要取消一個(gè)峰的擬合，在該峰上用鼠標(biāo)右鍵單擊。 擬合誤差：擬合時(shí)，窗口中出現(xiàn)一條紅線(xiàn)，紅線(xiàn)的波動(dòng)表示誤差的大小和出現(xiàn)誤差的位置，誤差的大小用R表示。 第36頁(yè)/共125頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分?；撅@示操作 在放大窗口右下角有一組豎列的按鈕，它們的作用如圖如示： 注意：在Jade中，鼠標(biāo)左鍵和右鍵的功能是不同的，左鍵一般指按先前已設(shè)置好的條件執(zhí)行某種操作，右鍵則打開(kāi)一個(gè)對(duì)話(huà)框，進(jìn)行條件設(shè)置，然后再執(zhí)行操作。但是，在這里，左鍵和右鍵的功能是相反的功能。 第37頁(yè)/共12

17、5頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分?；撅@示操作 在尋峰或物相檢索完成后，在屏幕的右下角有一橫排按鈕，它們的主要功能如圖所示： 第38頁(yè)/共125頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。PDF卡片索引的建立 在使用JADE開(kāi)始如物相檢索等工作之前，需要有一張PDF2卡片光盤(pán)，并將光盤(pán)建立索引。 （1）選擇菜單PDF-Setup命令，見(jiàn)到索引窗口： （2）輸入PDF2光盤(pán)中PDF2.DAT文件所在位置。 （3）選擇需要建立索引的PDF2子庫(kù)，PDF2中共有14萬(wàn)多張卡片，這些卡片按類(lèi)保存在不同的子庫(kù)中，最簡(jiǎn)單的辦法就是“Select All” 。 （4）Go，開(kāi)始建立索引，建立索引

18、需要大約10分鐘的時(shí)間。 第39頁(yè)/共125頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。物相檢索 物相檢索也就是“物相定性分析”。它的基本原理是基于以下三條原則： （1）任何一種物相都有其特征的衍射譜； （2）任何兩種物相的衍射譜不可能完全相同； （3）多相樣品的衍射峰是各物相的機(jī)械疊加。 因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或理論計(jì)算，建立一個(gè)“已知物相的卡片庫(kù)”，將所測(cè)樣品的圖譜與PDF卡片庫(kù)中的“標(biāo)準(zhǔn)卡片”一一對(duì)照，就能檢索出樣品中的全部物相。第40頁(yè)/共125頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 物相檢索的步驟包括： （1）給出檢索條件：包括檢索子庫(kù)（有機(jī)還是無(wú)機(jī)、礦物還是金屬等等）、樣品中可能存

19、在的元素等； （2）計(jì)算機(jī)按照給定的檢索條件進(jìn)行檢索，將最可能存在的前100種物相列出一個(gè)表； （3）從列表中檢定出一定存在的物相。 一般來(lái)說(shuō)，判斷一個(gè)相是否存在有三個(gè)條件：（1）標(biāo)準(zhǔn)卡片中的峰位與測(cè)量峰的峰位是否匹配，換句話(huà)說(shuō)，一般情況下標(biāo)準(zhǔn)卡片中出現(xiàn)的峰的位置，樣品譜中必須有相應(yīng)的峰與之對(duì)應(yīng)，即使三條強(qiáng)線(xiàn)對(duì)應(yīng)得非常好，但有另一條較強(qiáng)線(xiàn)位置明顯沒(méi)有出現(xiàn)衍射峰，也不能確定存在該相，但是，當(dāng)樣品存在明顯的擇優(yōu)取向時(shí)除外，此時(shí)需要另外考慮擇優(yōu)取向問(wèn)題；（2）標(biāo)準(zhǔn)卡片的峰強(qiáng)比與樣品峰的峰強(qiáng)比要大致相同，但峰強(qiáng)比僅可作參考。如對(duì)于金屬塊狀樣品，由于擇優(yōu)取向存在，導(dǎo)致峰強(qiáng)比不一致；（3）檢索出來(lái)的物相包

20、含的元素在樣品中必須存在，如果檢索出一個(gè)FeO相，但樣品中根本不可能存在Fe元素，則即使其它條件完全吻合，也不能確定樣品中存在該相，此時(shí)可考慮樣品中存在與FeO晶體結(jié)構(gòu)大體相同的某相。當(dāng)然，如果你自己也不能確定樣品會(huì)不會(huì)受Fe污染，你就得去做做元素分析再來(lái)了。 對(duì)于無(wú)機(jī)材料和粘土礦物，一般參考“特征峰”來(lái)確定物相，而不要求全部峰的對(duì)應(yīng)，因?yàn)橐环N粘土礦物中可能包含的元素也可能不同。 第41頁(yè)/共125頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 物相檢索步驟： 第一輪檢索：大海撈針 （1）打開(kāi)一個(gè)圖譜，不作任何處理，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“S/M”按鈕，打開(kāi)檢索條件設(shè)置對(duì)話(huà)框，去掉“Use chemist

21、ry filter”選項(xiàng)的對(duì)號(hào)，同時(shí)選擇多種PDF子庫(kù)，檢索對(duì)象選擇為主相（S/M Focus on Major Phases）再點(diǎn)擊“OK”按鈕，進(jìn)入“Search/Match Display”窗口。 第42頁(yè)/共125頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第43頁(yè)/共125頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 “Search/Match Display”窗口分為三部分： 最上面是全譜顯示窗口，可以觀察全部PDF卡片的衍射線(xiàn)與測(cè)量譜的匹配情況； 中間是放大窗口，可觀察局部匹配的細(xì)節(jié)，通過(guò)右邊的按鈕可調(diào)整放大窗口的顯示范圍和放大比例，以便觀察得更加清楚； 窗口的最下面是檢索列表，

22、從上至下列出最可能的100種物相，一般按“FOM”由小到大的順序排列，F(xiàn)OM是匹配率的倒數(shù)，數(shù)值越小，表示匹配性越高。 在列表右邊的按鈕中，上下雙向箭頭（下方）用來(lái)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)的高度，左右雙向箭頭則可調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)的左右位置，這個(gè)功能在固溶體合金的物相分析中很有用，因?yàn)楣倘荏w的晶胞參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)卡片的譜線(xiàn)對(duì)比總有偏移（固為固溶原子的半徑與溶質(zhì)原子半徑不同，造成晶格畸變）。 物相檢定完成，關(guān)閉這個(gè)窗口返回到主窗口中。 使用這種方式，一般可檢測(cè)出主要的物相。 第44頁(yè)/共125頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第二輪：限定條件的檢索 限定條件主要是限定樣品中存在的“元素”或化學(xué)成分，在“Use

23、chemistry filter”選項(xiàng)前加上對(duì)號(hào)，進(jìn)入到元素周期表對(duì)話(huà)框。 將樣品中可能存在的元素全部輸入，點(diǎn)擊“OK”，返回到前一對(duì)話(huà)框界面，此時(shí)可選擇檢索對(duì)象為次要相或微量相（S/M Focus on Minor Phases或 S/M Focus on Trace Phases）。其它下面的操作就完全相同了。 此步驟一般能將剩余相都檢索出來(lái)。第45頁(yè)/共125頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 如果檢索尚未全部完成，即還有多余的衍射線(xiàn)未檢定出相應(yīng)的相來(lái)，可逐步減少元素個(gè)數(shù)，重復(fù)上面的步驟，或按某些元素的組合，嘗試一些化合物的存在。如某樣品中可能存在Al,Sn,O,Ag等元素，可

24、嘗是否存在Sn-O化合物，此時(shí)元素限定為Sn和O，暫時(shí)去掉其它元素。 在化學(xué)元素選定時(shí)，有三種選擇，即“不可能”、“可能”和“一定存在”。“不可能”就是不存在，也就是不選該元素?！翱赡堋本褪潜粰z索的物相中可能存在該元素，也可以不存在該元素，如選擇了三個(gè)元素“Li、Mn、O”三種元素都為“可能”，則在這三種元素的任意組合中去檢索。“一定存在”表示了被檢索的物相中一定存在該元素，如選定了“Fe”為“一定存在”，而“O”為可能，則檢索對(duì)象為“Fe”和鐵的全部氧化物相?！翱赡堋钡臉?biāo)記為藍(lán)色，“一定存在”的標(biāo)記為綠色。 有些情況下，雖然材料中不含非金屬元素O、Cl等元素，但由于樣品制備過(guò)程中可能被氧化或

25、氯化，在多種嘗試后尚不能確定物相的情況下，應(yīng)當(dāng)考慮加入這些元素，嘗試金屬鹽、酸、堿的存在。 第46頁(yè)/共125頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第三輪：?jiǎn)畏逅阉?如果經(jīng)過(guò)前兩輪尚有不能檢出的物相存在，也就是有個(gè)別的小峰未被檢索出物相來(lái)，那么，此時(shí)最有可能成功的就是單峰搜索。 單峰搜索：即指定一個(gè)未被檢索出的峰，在PDF卡片庫(kù)中搜索在此處出現(xiàn)衍射峰的物相列表，然后從列表中檢出物相。 方法如下：在主窗口中選擇“計(jì)算峰面積”按鈕，在峰下劃出一條底線(xiàn)，該峰被指定，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“S/M”，此時(shí)，檢索對(duì)象變?yōu)榛疑豢烧{(diào)（Jade 5中顯示為“Painted Peaks”）。此時(shí)，你可以限定元素

26、或不限定元素，軟件會(huì)列出在此峰位置出現(xiàn)衍射峰的標(biāo)準(zhǔn)卡片列表。其它操作則無(wú)別樣。 通過(guò)以上三輪搜索，99.9%的樣品都能檢索出全部物相。 應(yīng)當(dāng)指出，正確地全面地檢索物相不但需要熟練地掌握J(rèn)ade物相檢索的方法和技巧，而且，更重要的是需要研究課題方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。除此以外，還要不厭其煩地反復(fù)嘗試各種可能。在物相檢索不能完成時(shí)，不應(yīng)當(dāng)責(zé)怪軟件的無(wú)能，應(yīng)當(dāng)先去查閱相關(guān)的文獻(xiàn)。另外，雖然PDF卡片每年都有更新，目前已超過(guò)140000張卡片，但并不是每個(gè)物相都一定能從卡片庫(kù)中找到。這時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮是否有新的物相產(chǎn)生，或者是檢索中存在錯(cuò)誤的確認(rèn)。 第47頁(yè)/共125頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 物

27、相檢索結(jié)果的輸出： 如果只是想調(diào)查有哪些相，保存一張圖片就可以了。 檢索完成后，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊常用工具欄中的“打印機(jī)”按鈕，轉(zhuǎn)到“打印預(yù)覽”窗口，可保存/復(fù)制/打印/編輯檢索結(jié)果。 如果需要每個(gè)峰的角度、強(qiáng)度、半高寬、對(duì)應(yīng)的物相等數(shù)據(jù)，則可以通過(guò)菜單“Report”來(lái)查看、保存和打印。 第48頁(yè)/共125頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。PDF卡片查找 有時(shí)，我們的目的不是要從某樣品中檢索出物相，而是要查找某一張卡片。用到光盤(pán)檢索功能。 輸入卡片號(hào)： 如果知道卡片號(hào)，直接在“光盤(pán)”右邊的文本欄中輸入卡片號(hào)，如39-1395，然后，按回車(chē)鍵。下方有一個(gè)PDF卡片列表組合框，輸入的卡片在框

28、中被加入，點(diǎn)擊卡片張數(shù)可打開(kāi)PDF卡片列表來(lái)查看。 第49頁(yè)/共125頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第50頁(yè)/共125頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 按成分查找 如果需要查找某種化合物，如氧化鐵，則鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“光盤(pán)”，出現(xiàn)元素周期表，選定Fe和O為“一定存在”，再單擊“OK”出現(xiàn)一個(gè)列表，顯示了所有Fe-O化合物的物相。 第51頁(yè)/共125頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。尋峰 尋峰就是把圖譜中的峰位標(biāo)定出來(lái)，鑒別出圖譜的某個(gè)起伏是否一個(gè)真正的峰。尋峰并不是一開(kāi)始就要做的。有些操作，如物相鑒定過(guò)程中會(huì)標(biāo)定峰位。每一個(gè)衍射峰都有許多數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，如峰高、峰面積

29、、半高寬、對(duì)應(yīng)的物相、衍射面指數(shù)、由半高寬計(jì)算出來(lái)的晶粒大小等等。這些數(shù)據(jù)在一些計(jì)算中有用。第52頁(yè)/共125頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 尋峰 單擊常用工具欄中的“尋峰”按鈕，Jade將按一定的數(shù)學(xué)計(jì)算方法來(lái)標(biāo)定峰。一般來(lái)說(shuō)，是按數(shù)學(xué)上的“二階導(dǎo)數(shù)”是否為0來(lái)確定是否一個(gè)峰的存在。因此，只要符合這個(gè)條件的峰起伏都會(huì)判定為峰，而有些峰因?yàn)椴皇悄敲淳_地符合這個(gè)條件，而被漏判。 因此，在尋峰之前，一般都作一次“平滑”，以減少誤判。另外，在尋峰之后，一定要仔細(xì)檢查，并用手動(dòng)工具欄中的“手動(dòng)尋峰”來(lái)增加漏判的峰（鼠標(biāo)左鍵在峰下面單擊）或清除誤判的峰（鼠標(biāo)右鍵單擊）。 第53頁(yè)/共12

30、5頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 尋峰報(bào)告 尋峰之后，就可以觀察和輸出“尋峰報(bào)告”了。 選擇菜單命令“Report-Peak Search Report”，會(huì)列出報(bào)告： 第54頁(yè)/共125頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 單擊“Save”結(jié)果保存為“樣品名.PID”。這是一個(gè)純文本文件。文件中的積分強(qiáng)度可用于計(jì)算相含量。 第55頁(yè)/共125頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 物相鑒定后的峰報(bào)告 ： 在物相鑒定后，選擇菜單命令“Report-Peak ID(Extended)”，打開(kāi)峰檢索報(bào)告。 在這個(gè)報(bào)告里列出了每一個(gè)峰的衍射角、面間距、測(cè)量的峰強(qiáng)度（峰高）

31、、對(duì)應(yīng)的物相和晶面指數(shù)，同時(shí)也列出了標(biāo)準(zhǔn)卡片上的衍射角、標(biāo)準(zhǔn)衍射角與測(cè)量值之間的差值。 單擊“Save/Export”報(bào)告內(nèi)容被保存為“.IDE”文件，也是一種純文本類(lèi)型的文件。可以用記事本打開(kāi)。 注意每一種物相都有其最大的衍射強(qiáng)度峰（I%=100）。這個(gè)峰的積分強(qiáng)度數(shù)據(jù)（在.IDE文件中），才是使用RIR（K值法）計(jì)算相含量的數(shù)據(jù)。 第56頁(yè)/共125頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。RIR法計(jì)算物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) MDI Jade具有RIR定量分析的功能，但是，一般都需要另外購(gòu)買(mǎi)軟件模塊。在沒(méi)有這個(gè)功能的情況下可以根據(jù)以上的思路來(lái)解決日常定量分析的問(wèn)題。 操作思路： （1）打開(kāi)衍射譜文

32、件，準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行物相鑒定，每一個(gè)相都必須鑒定出來(lái)（如果存在非晶，將非晶當(dāng)作一個(gè)相來(lái)看待）。 （2）選擇菜單“Report-Peak ID(Extended)” ，查看峰的物相鑒定報(bào)告，將標(biāo)準(zhǔn)卡片上標(biāo)明為I%=100的峰留下，其余峰都刪除，結(jié)果保存為“樣品名.IDE”文件。 （3）選擇菜單“Report-Peak Search Report”， 查看峰搜索報(bào)告（并不需要經(jīng)過(guò)尋峰過(guò)程），并保存。文件名為“樣品名.PID”. 第57頁(yè)/共125頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 （4）單擊 “PDF卡片列表”后的數(shù)字。顯示物相鑒定過(guò)程中產(chǎn)生的PDF卡片列表。樣品中包含的物相都列在此表中。

33、單擊保存按鈕。打開(kāi)保存對(duì)話(huà)框。并選擇文件類(lèi)型為“.PDF”。此文件也是純文本文件類(lèi)型。文件中保存的是每個(gè)相的名稱(chēng)、化學(xué)式和RIR值。 第58頁(yè)/共125頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。第59頁(yè)/共125頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。關(guān)于物相定量分析的幾個(gè)問(wèn)題 第一個(gè)問(wèn)題：為什么不能做物相定量？ 樣品往往不是單一物相,因此,人們總想了解其中某種相的含量。人們的理解總是認(rèn)為哪怕只是一種近似的結(jié)果,也比沒(méi)有結(jié)果要好。 為了要說(shuō)明定量分析的問(wèn)題,我們先了解一下,一張X射線(xiàn)衍射譜圖中包含一些什么信息。這些信息主要有三個(gè)方面,也是三個(gè)方面的應(yīng)用： 一是衍射峰的位置。這方面的信息主

34、要用于物相的鑒定、晶胞參數(shù)的精修、殘余應(yīng)力的測(cè)量。 二是衍射峰的峰高或者面積,我們稱(chēng)之為強(qiáng)度。這方面的信息主要用于物相的含量、結(jié)晶度以及織構(gòu)的計(jì)算。 三是衍射峰的形狀,我們稱(chēng)為線(xiàn)形。這方面的信息又包括兩個(gè)方面,其一是衍射峰的寬度,我們可以用來(lái)計(jì)算晶粒大小和微觀應(yīng)變。另一個(gè)則是線(xiàn)的形狀,主要是指峰形是否對(duì)稱(chēng),這方面用來(lái)計(jì)算位錯(cuò)、層錯(cuò)等。第60頁(yè)/共125頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)不同,也就是強(qiáng)調(diào)的對(duì)象是不同的,如果僅僅為了鑒定物相,一個(gè)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)條件就完全可以應(yīng)付,如果要做晶胞的精修,則需要嚴(yán)格一些的實(shí)驗(yàn)條件。如果要做定量分析,我們的強(qiáng)調(diào)點(diǎn)是峰的強(qiáng)度

35、。第61頁(yè)/共125頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 我們?yōu)槭裁茨芾醚苌渥V來(lái)做物相的含量分析呢？其原理就是基于物相的含量W與該物相的衍射強(qiáng)度成正比。可以簡(jiǎn)單地寫(xiě)成W=CI。是物相的質(zhì)量分?jǐn)?shù),是該物相的衍射強(qiáng)度。是一個(gè)系數(shù),但不是一個(gè)常系數(shù)。不過(guò),在一定條件下它是一個(gè)常數(shù)。第62頁(yè)/共125頁(yè)第六十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 遺憾的是,這個(gè)常數(shù)通常不能通過(guò)理論計(jì)算得出,而是需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量,每當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件改變(包括樣品中的物相種類(lèi)的改變、任一物相含量的改變、觀察峰的改變、甚至于物相產(chǎn)地改變、所用輻射改變、晶粒尺寸改變)這個(gè)系數(shù)是變化的。圍繞如何想辦法得到這個(gè)系數(shù),歷代的科

36、研工作者推導(dǎo)出了十幾種具體的測(cè)量方法,而這些方法又是在某種環(huán)境下能使用在另一種環(huán)境下不能使用的。每種方法的不同要求等于給實(shí)驗(yàn)方法本身加上了一把鎖,使得人們不能真正好好地、簡(jiǎn)便地利用它。第63頁(yè)/共125頁(yè)第六十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 這些方法主要包括兩方面： 一種是需要標(biāo)樣的,稱(chēng)為“有標(biāo)法”。也就是說(shuō),除了要測(cè)的樣品,需要往樣品中加入某種純物質(zhì)。而這些個(gè)純物質(zhì)往往是不易求得的。比如,某人在合成一種新物質(zhì),總是發(fā)現(xiàn)合成物中有各種各樣的雜質(zhì),他希望計(jì)算一下不同條件下這種新物質(zhì)的含量。實(shí)驗(yàn)方法要求他提供這種新物質(zhì)的純樣品。但是,得到的純物質(zhì)也許與原樣品中的該物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化。這樣雖

37、然得到了純物質(zhì),但是,由于結(jié)構(gòu)的變化,使也變了。計(jì)算出來(lái)的結(jié)果還是不準(zhǔn)。第64頁(yè)/共125頁(yè)第六十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 由于有標(biāo)法很難用,因此有人就著手研究“無(wú)標(biāo)法”了。這些方法通過(guò)理論計(jì)算K,或者按某種方法直接比強(qiáng)度。由于晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,理論計(jì)算的可能性很小,目前實(shí)用的大概只有“鋼中殘留奧氏體的測(cè)量”(有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))。直接比強(qiáng)度法理論是可行的。但是,也附加了很多種條件。比如,要測(cè)的樣品中有兩個(gè)相,需要另外提供一個(gè)也含有這樣兩個(gè)相(多一個(gè)或少一個(gè)都不行),含量又不同于待測(cè)樣的附加樣品。通過(guò)理論計(jì)算還是可以的。第65頁(yè)/共125頁(yè)第六十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 說(shuō)了這

38、些困難,也就是為了說(shuō)明一個(gè)事實(shí),為什么一般實(shí)驗(yàn)室在做物相鑒定時(shí)說(shuō)得頭頭是道,而你想測(cè)物相含量時(shí),他只有兩個(gè)字回答你：不做！ 第66頁(yè)/共125頁(yè)第六十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第二個(gè)問(wèn)題：關(guān)于K值的問(wèn)題 影響K值的因素有很多。 首先, 晶粒大小的影響。比如, 納米晶粒樣品和微米級(jí)晶粒樣品, K值會(huì)相差十倍。 其次,化學(xué)成份的影響。很多物相都不能算做純物相,比如某種合金的固溶體,某種蒙脫石。雖然,他們的晶體結(jié)構(gòu)大體上還是沒(méi)有變化,但它的K值卻變了。據(jù)分析,不同成分的固溶體,比如Al中可以溶解一些其它元素如Zn,Mg等,不同固溶度下的Al固溶體的K值肯定是不同的。對(duì)于合成樣品,化學(xué)成分

39、的微小差別也會(huì)影響K值。不同地域的蒙脫石,其K值可以相差很大。 再次,顆粒度。這里不是說(shuō)晶粒度,而是說(shuō)粉末的粒度。也是影響因素之一。影響K值的是晶體的結(jié)構(gòu),原子的占位與摻雜。第67頁(yè)/共125頁(yè)第六十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第三個(gè)問(wèn)題：PDF卡片上有好多RIR值 關(guān)于K值,還有一個(gè)很讓人困惑的問(wèn)題。PDF卡片從1938年由開(kāi)始發(fā)起制作,至今多少年沒(méi)有算過(guò),不過(guò),今天已有多少卡片倒是大概知道,26萬(wàn)之余。早期制作的卡片上沒(méi)有RIR值,最近卡片上一般都標(biāo)有這個(gè)數(shù)據(jù)。但是,26萬(wàn)張卡片并非26萬(wàn)種不同的物相。實(shí)際的情況是,一種物相有多張不同的PDF卡片與之對(duì)應(yīng)。比如MgZn2這種物相,

40、它只有一種結(jié)構(gòu),但是,對(duì)應(yīng)的卡片有5張之多。除2張?jiān)缙诘目ㄆ蠜](méi)有標(biāo)RIR值外,另外3張上標(biāo)有3個(gè)不同的RIR值。這就是讓人困惑的問(wèn)題。我該選哪張卡片上的數(shù)據(jù)呢？實(shí)際上,它們的差別不是很大,分別是3.41,3.43,3.52。隨便選哪一張上的數(shù)據(jù),對(duì)計(jì)算結(jié)果影響都不是很大,因?yàn)?方法本身就是“半定量”的。 我們把這3張卡片都找出來(lái),查看3張卡片上的衍射線(xiàn)與我們實(shí)測(cè)的衍射線(xiàn)對(duì)應(yīng)情況,對(duì)應(yīng)得最好的,包括強(qiáng)度大小匹配和衍射角的對(duì)應(yīng),就是我們要找的。至于為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況,還是因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)不同。 有的卡片數(shù)據(jù)是實(shí)測(cè)出來(lái)的。有的人測(cè)得的數(shù)據(jù)可靠(卡片上標(biāo)記為*),有的人測(cè)出來(lái)的不可靠,有的卡片是計(jì)算

41、出來(lái)的(卡片上標(biāo)記為C)。各人用的計(jì)算方法或者測(cè)量工具不同,當(dāng)然就會(huì)得到不同的結(jié)果。也或者各人得到的物相途徑不同,它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上存在某些微小的差別,當(dāng)然RIR值也會(huì)不同。 最后,說(shuō)一句,你如果覺(jué)得PDF卡片上的RIR值不可靠,你完全可以自己來(lái)測(cè)RIR值。假如你有純樣品的話(huà)。你可以將其定義為衍射峰的面積之比,甚至可以定義為不用最強(qiáng)線(xiàn)的強(qiáng)度比,而選用次強(qiáng)或再次強(qiáng)線(xiàn)的強(qiáng)度之比(假如樣品中物相的最強(qiáng)線(xiàn)有重疊時(shí),要這么做)。第68頁(yè)/共125頁(yè)第六十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第四個(gè)問(wèn)題：什么是物相的衍射強(qiáng)度？ 強(qiáng)度是什么？強(qiáng)度表示為每秒的計(jì)數(shù)(Count per second, cps)。一個(gè)

42、物相總是有多個(gè)衍射峰,而且由于衍射角不同、多重因子不同、結(jié)構(gòu)因子不同等因素,一個(gè)物相的不同衍射峰的高度是不相同的,當(dāng)然,衍射峰的面積也會(huì)不同。一般說(shuō)一個(gè)物相的衍射強(qiáng)度不是指在掃描范圍(2)內(nèi)全部衍射峰的強(qiáng)度,而是指其最高的那個(gè)衍射峰的高度或者面積。當(dāng)用高度來(lái)表示衍射強(qiáng)度時(shí),可以稱(chēng)為線(xiàn)強(qiáng)度,而用面積來(lái)表示強(qiáng)度時(shí)稱(chēng)為積分強(qiáng)度。上面的說(shuō)法僅是常用的方法,也是RIR值定義的方法。 那么,能不能有別的方法來(lái)定義一個(gè)物相的衍射強(qiáng)度呢？當(dāng)然可以,比如,你想使用某個(gè)物相的次強(qiáng)線(xiàn)的高度來(lái)作為該物相的衍射強(qiáng)度也未嘗不可。但是,有一點(diǎn)你要明白。定量分析的計(jì)算式中的RIR值的定義也要跟著變,不能再使用最強(qiáng)峰的峰高來(lái)與

43、剛玉的最強(qiáng)線(xiàn)峰高之比了。 能不能用某一個(gè)掃描范圍內(nèi)一個(gè)物相全部或部分衍射峰的高度(或面積)之和來(lái)表示這個(gè)物相的衍射強(qiáng)度呢？當(dāng)然可以,不過(guò),同樣地,RIR值的定義也要跟著變。第69頁(yè)/共125頁(yè)第六十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第五個(gè)問(wèn)題 到底應(yīng)當(dāng)用峰高還是用面積來(lái)表示強(qiáng)度呢？ 前面已經(jīng)提到,衍射強(qiáng)度的定義與RIR值的定義有差別。因此,在計(jì)算物相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)到底應(yīng)當(dāng)用峰高還是用積分面積來(lái)作為衍射強(qiáng)度呢？如果使用峰高,則與衍射的積分強(qiáng)度定義相背,肯定會(huì)帶來(lái)誤差,如果使用積分強(qiáng)度,又與RIR值定義相背。因此,不論你使用哪個(gè)值來(lái)作為強(qiáng)度都會(huì)存在較大的誤差。 現(xiàn)在,我們來(lái)看看,誤差到底從哪里出

44、來(lái)的。首先,衍射峰寬度是衍射角的函數(shù),不同衍射角的衍射峰寬度是不同的。低角度的衍射峰總是較窄,但當(dāng)衍射角較高時(shí),我們看到的衍射峰低而寬。其次,不同晶粒尺寸的衍射峰寬度是不同的。細(xì)晶粒物相的衍射峰低而寬,結(jié)晶完好的粗晶粒物相的衍射峰銳而窄。還有,存在應(yīng)力的樣品,同樣使衍射峰變寬。再有就是,如果存在微觀的缺陷,會(huì)使衍射峰的線(xiàn)形變化,也會(huì)影響面積與峰高的關(guān)系。當(dāng)然,我們還得提一提結(jié)晶度的影響。一些結(jié)晶不好的物相,部分地存在非晶,當(dāng)然會(huì)使衍射峰變寬變低。在一些粘土礦物中,這種現(xiàn)象表現(xiàn)得尤為明顯。一個(gè)峰如果變寬了,勢(shì)必會(huì)使峰變低，以保持衍射峰的面積基本不變。從這一點(diǎn)來(lái)看,如果各物相的衍射峰寬度不同,用面

45、積來(lái)作為強(qiáng)度計(jì)算含量似乎要準(zhǔn)確一些。第70頁(yè)/共125頁(yè)第七十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第六個(gè)問(wèn)題：用一個(gè)峰的數(shù)據(jù)能表達(dá)一個(gè)物相的強(qiáng)度信息嗎？ 回答往往是：不能。上面說(shuō)到,一般使用物相最強(qiáng)峰的峰高或者面積來(lái)表示這個(gè)物相的衍射強(qiáng)度。但是,真的對(duì)這樣表示嗎？如果你的樣品是粉末,那么你知道粉末樣品是什么形狀的嗎？假如是完全球狀的,那么,無(wú)論你怎么制備樣品,結(jié)果都是無(wú)任何擇優(yōu)取向的,因此,用一個(gè)峰的強(qiáng)度就可以表述一個(gè)物相的強(qiáng)度。 遺憾的時(shí),沒(méi)有幾種粉末是真正球狀的。更多的是其它形狀。比如,石墨往往是片狀的,有些雖然不是片狀的,但也是有棱有角的。試想,如果在樣品的壓片過(guò)程中,有人為的因素,比如

46、抖動(dòng)一下,結(jié)果會(huì)怎么樣呢？粉末的排列是不是還會(huì)是完全無(wú)序的呢？肯定不是,它們總是會(huì)朝著“整齊”的姿態(tài)排列。因?yàn)榉勰╊w粒排列得越整齊,也就是它們?cè)接行?越是我們所不期望的。第71頁(yè)/共125頁(yè)第七十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 我們的材料往往是要經(jīng)過(guò)加工的。比如拉、拔、壓、軋等等。在這個(gè)加工的過(guò)程中,晶?？偸峭ㄟ^(guò)一定的滑移面滑移,加工程度越高,晶粒排列得越整齊有序。我們稱(chēng)這種現(xiàn)象為“擇優(yōu)取向”或存在“織構(gòu)”。 一旦樣品中存在擇優(yōu)取向,所測(cè)量出來(lái)的衍射峰強(qiáng)度就不能與理論計(jì)算的(按完全無(wú)序)結(jié)果一致。你會(huì)發(fā)現(xiàn),我們通常測(cè)量的衍射譜與PDF卡片上的強(qiáng)度比完全不對(duì)應(yīng)。也許最強(qiáng)峰變成了最不強(qiáng)的峰了

47、,甚至弱到看不到了。就不能用“該物相的最強(qiáng)峰”的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算含量呢？ 也許有人會(huì)說(shuō), 一個(gè)物相總會(huì)有一個(gè)最強(qiáng)峰呀。但是,此最強(qiáng)峰不是那個(gè)最強(qiáng)峰。它與本來(lái)的最強(qiáng)峰的衍射角、多重因子、結(jié)構(gòu)因子等等都是不同的,是不可替代的！ 于是,有人就想到了一個(gè)事情：“一個(gè)物相的總散射強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)是不變的”。試圖使用一定散射區(qū)內(nèi)的全部衍射峰的強(qiáng)度來(lái)作為物相的衍射強(qiáng)度,當(dāng)然,此時(shí)的RIR值也要用此區(qū)域內(nèi)的全部衍射峰強(qiáng)度來(lái)計(jì)算。 辦法總是人想出來(lái)的,你也可以參考相關(guān)的文獻(xiàn),想出自己的辦法來(lái)。雖然,不管使用什么辦法,都很難得到真正精確的結(jié)果,但總比不作任何處理要好一些。 第72頁(yè)/共125頁(yè)第七十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二

48、十八分。 第七個(gè)問(wèn)題：假如我使用幾種強(qiáng)度的表示方法來(lái)計(jì)算含量呢？ 通過(guò)X射線(xiàn)衍射分析軟件的“尋峰”功能。我們能得到衍射峰的峰高和峰面積,不妨試試分別通過(guò)峰高和峰面積來(lái)計(jì)算物相的含量,然后再作個(gè)平均,也許會(huì)比單純地使用峰高或峰面積來(lái)計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確一些。第73頁(yè)/共125頁(yè)第七十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第八個(gè)問(wèn)題：為什么JADE里沒(méi)有這樣的模塊呢？ 其實(shí)是有的。你看過(guò)它的菜單Options里有一個(gè)灰色的命令叫做“Easy quantitative”(快速定量)的東西嗎？有的人安裝上JADE后,一看這個(gè)東西是灰色的,總以為自己的軟件來(lái)路不正,是不是少了什么。可以說(shuō),真的沒(méi)少什么。因?yàn)楸?/p>

49、來(lái)就沒(méi)有這個(gè)東西。我們?cè)贘ade 5時(shí)就期望這個(gè)東西在新版本中變成黑的。但是,出了Jade 6以后,這個(gè)東西還是灰的。但是,也可以說(shuō)真的是少了點(diǎn)東西。少了定量這一塊。原因就是這一塊需要單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)。因?yàn)榇蠹叶疾毁I(mǎi),所有大家都沒(méi)得用?？赡艿脑蚴?軟件公司先有了菜單,后來(lái)想做這個(gè)程序,可能原先的想法相當(dāng)于前面提到的半定量,帕納科的軟件里就有這個(gè)東西。但是,后來(lái)沒(méi)有做了,因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步了,形勢(shì)改變了?，F(xiàn)在干脆做成了一個(gè)很復(fù)雜的東西。這個(gè)東西也通過(guò)全譜擬合的方法來(lái)做定量分析。據(jù)說(shuō),這個(gè)東西的功能很強(qiáng)大,但是,要錢(qián)買(mǎi)。第74頁(yè)/共125頁(yè)第七十四頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。計(jì)算結(jié)晶度 結(jié)晶度即結(jié)晶的完

50、整程度，結(jié)晶完整的晶體，晶粒較大，內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列比較規(guī)則，衍射線(xiàn)強(qiáng)、尖銳且對(duì)稱(chēng)，衍射峰的半高寬接近儀器測(cè)量的寬度，結(jié)晶度差的晶體，往往是晶粒過(guò)于細(xì)小，晶體中有位錯(cuò)等缺陷，使衍射線(xiàn)峰形寬而彌散。結(jié)晶度越差，衍射能力越弱，衍射峰越寬，直到消失在背景之中。 第75頁(yè)/共125頁(yè)第七十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 X射線(xiàn)總的散射強(qiáng)度（除康普頓散射外）的相干散射強(qiáng)度不管晶態(tài)和非晶態(tài)的數(shù)量比如何，總是一個(gè)常數(shù)。因此，從100%的非晶態(tài)標(biāo)樣或100%的晶體標(biāo)樣著手，用以下的一個(gè)計(jì)算公式都可以求得結(jié)晶度： 第76頁(yè)/共125頁(yè)第七十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 Jade認(rèn)為，由一個(gè)樣品就能計(jì)算

51、出結(jié)晶度來(lái)，采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式： 例如，一個(gè)樣品的衍射譜中，晶體部分的衍射強(qiáng)度加上非晶體的散射強(qiáng)度之和為100，而所有衍射峰的強(qiáng)度之和為75，那么結(jié)晶度為75%。這是一個(gè)不精確的近似。第77頁(yè)/共125頁(yè)第七十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 結(jié)晶度的計(jì)算過(guò)程如下： （1）打開(kāi)一個(gè)文件 （2）對(duì)圖譜進(jìn)行平滑 （3）對(duì)整個(gè)圖進(jìn)行擬合 （4）選擇菜單“Report-Peak Profile Report”打開(kāi)對(duì)話(huà)框，觀察結(jié)晶度數(shù)據(jù) 第78頁(yè)/共125頁(yè)第七十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。打印預(yù)覽 打印預(yù)覽是Jade中很有特色、功能強(qiáng)度的一個(gè)圖片、文字編輯窗口。 在主窗口中用鼠標(biāo)右鍵

52、單擊打印機(jī)按鈕，出現(xiàn)打印預(yù)覽窗口： 第79頁(yè)/共125頁(yè)第七十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。Print：打印圖譜。 Copy：以矢量圖或bmp格式復(fù)制到剪貼板，這是直接將圖片復(fù)制到Word的方式。其中矢量圖比bmp圖更清晰一些。 Save：保存圖片文件。 Setup：設(shè)置圖譜顯示的各種參數(shù)。參數(shù)設(shè)置較多，包括圖片大小，字體等等。 垂直放大：選擇窗口左上角左起第四個(gè)按鈕，然后，在需要垂直放大的局部向上拉伸，局部被垂直放大，放大后顯示放大倍數(shù)。 局部放大：選擇放大鏡按鈕，然后按鈕Ctrl鍵，選擇要放大的局部，在適當(dāng)在空白位置畫(huà)出放大框，局部被放大到填充此框。 文字添加：選擇“A”按鈕，可在圖

53、片上任意位置書(shū)寫(xiě)文字，注意，Jade不支持漢字顯示，只能顯示英文字符。 數(shù)字序號(hào)添加：選擇“#”按鈕，可在任意位置點(diǎn)擊，序號(hào)按1開(kāi)始排列。 顯示方式選擇：窗口左邊有四個(gè)方塊形的按鈕，點(diǎn)擊其中一個(gè)，會(huì)有不同的顯示方式出現(xiàn)，上圖中顯示的是測(cè)量譜線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)譜線(xiàn)（物相檢索結(jié)果）分開(kāi)顯示。一個(gè)圖譜如果測(cè)量范圍很寬，可以選擇分段顯示。 顯示顏色：在窗口頂部的一組按鈕中，有三種不同的顯示顏色選擇，作為一般圖片保存時(shí)，可選擇多色顯示，如果是需要插入到論文中，最好選擇黑白顯示更加清晰。 第80頁(yè)/共125頁(yè)第八十頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。圖譜擬合 衍射峰一般都可以用一種“鐘罩函數(shù)”來(lái)表示，擬合的意義就是把

54、測(cè)量的衍射曲線(xiàn)表示為一種函數(shù)形式。在作“點(diǎn)陣常數(shù)精確測(cè)量”、“晶粒尺寸和微觀應(yīng)變測(cè)量”和“殘余應(yīng)力測(cè)量”等工作前都要經(jīng)過(guò)“扣背景”圖形擬合”的步驟。常用工具欄中的擬合命令將全譜擬合，但有時(shí)因?yàn)榇翱谥蟹逄?，?jì)算受阻而不能進(jìn)行，此時(shí)，需要用到手工擬合按鈕。 手工擬合：有選擇性地?cái)M合一個(gè)或選定的幾個(gè)峰，其它未被選定的峰不作處理。單擊此按鈕，在需要擬合的峰上單擊，作出選定，依次選定所有需要擬合的峰后，再次單擊此按鈕，開(kāi)始擬合。如果要取消一個(gè)峰的擬合，在該峰上用鼠標(biāo)右鍵單擊。 第81頁(yè)/共125頁(yè)第八十一頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 擬合操作步驟： （1）扣除背景，一般同時(shí)要扣除K2； （2）進(jìn)

55、行物相檢索； （3）作一次圖譜平滑，使譜線(xiàn)變得光滑一些，便于精確擬合； （4）點(diǎn)擊常用工具欄中的“擬合”，軟件開(kāi)始作“全譜擬合”； 第82頁(yè)/共125頁(yè)第八十二頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 擬合是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，在擬合過(guò)程中，放大窗口上部出現(xiàn)一條紅線(xiàn)，紅線(xiàn)的光滑度表示了擬合的好壞，如果紅線(xiàn)出現(xiàn)很大的起伏，說(shuō)明擬合得不好，需要進(jìn)一步擬合，可以重新點(diǎn)擊“擬合”按鈕重新擬合一次。在菜單欄的下面顯示了擬合的進(jìn)程，其中R=，表示了擬合的誤差，R值越小，表示擬合得越好。 擬合過(guò)程中，有時(shí)因?yàn)榇翱谥械姆鍞?shù)大多，擬合進(jìn)行不下去，會(huì)出現(xiàn)“Too Many Profiles in Z

56、oom Window ！”的提示，此時(shí)，需要縮小角度范圍，或者進(jìn)行人工擬合。 第83頁(yè)/共125頁(yè)第八十三頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 要進(jìn)行人工擬合前，先用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊需要?jiǎng)h除已做的擬合然后，再選擇手動(dòng)工具欄中的“擬合”按鈕。對(duì)部分峰進(jìn)行選擇。 選峰的方法是：在峰下用鼠標(biāo)左鍵單擊，表示選定一個(gè)峰，用右鍵點(diǎn)擊，表示取消這個(gè)峰。當(dāng)選擇好要擬合的峰以后，再次單擊手動(dòng)工具欄中的“擬合”按鈕，開(kāi)始擬合。 這種有選擇的擬合會(huì)提高擬合誤差R，這是可以理解的，因?yàn)榇藭r(shí)有部分峰沒(méi)有參與擬合而進(jìn)入了誤差，另外，那些沒(méi)有參與擬合的峰會(huì)作為背景線(xiàn)，使得圖譜的背景線(xiàn)提高。 第84頁(yè)/共125頁(yè)第八十四頁(yè)，編輯于

57、星期六：七點(diǎn) 二十八分。制作儀器半高寬補(bǔ)正曲線(xiàn) 在一些需要儀器半高寬計(jì)算的處理前，必須設(shè)置好儀器的半高寬，Jade使用標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)制作一條隨衍射角變化的半高寬曲線(xiàn)，當(dāng)該曲線(xiàn)制作完成后，保存到參數(shù)文件中，以后測(cè)量所有的樣品都使用該曲線(xiàn)所表示的半高寬作為儀器寬度。 標(biāo)準(zhǔn)樣品必須是無(wú)晶粒細(xì)化、無(wú)應(yīng)力（宏觀應(yīng)力或微觀應(yīng)力）、無(wú)畸變的完全退火態(tài)樣品，一般采用 NIST-LaB6，Silicon-640作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。 第85頁(yè)/共125頁(yè)第八十五頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 下面以完全退火態(tài)Si粉作為標(biāo)樣，解釋半高寬曲線(xiàn)的制作方法。 第一步：取結(jié)晶完整無(wú)應(yīng)力的粗晶Si粉，在300退火24小時(shí)。 第二步

58、：測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品的衍射曲線(xiàn)，讀入Jade。 第三步：扣除背景和K2、尋峰、檢索物相， 平滑、作全譜擬合。 第86頁(yè)/共125頁(yè)第八十六頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 第四步：顯示半高寬曲線(xiàn)。點(diǎn)擊菜單“Analyze”“FWHM Curve Plot”，在窗口中顯示半峰寬補(bǔ)正曲線(xiàn)。 第五步：保存并高寬曲線(xiàn)。然后選擇菜單“File” “Save” “FWHM Curve of Peaks”。 第六步：定制儀器半高寬曲線(xiàn)。選擇菜單“Edit”“Preferences” 如果儀器作過(guò)大的改動(dòng)，或改變儀器的狹縫，需要重新測(cè)量半高寬曲線(xiàn)。 第87頁(yè)/共125頁(yè)第八十七頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。計(jì)

59、算晶粒大小及微觀應(yīng)變 由于粉末多晶衍射儀使用的是多晶（粉末）樣品，因此，其衍射譜不是由一條一條的衍射線(xiàn)組成，而是由具有一定寬度的衍射峰組成，每個(gè)衍射峰下面都包含了一定的面積。 如果把衍射峰簡(jiǎn)單地看作是一個(gè)三角形，那么峰的面積等于峰高乘以一半高處的寬度。這個(gè)半高處的高度有個(gè)專(zhuān)門(mén)名詞，稱(chēng)為“半高寬”，F(xiàn)WHM。 如果采用的實(shí)驗(yàn)條件完全一樣，那么，測(cè)量不同樣品在相同衍射角的衍射峰的FWHM應(yīng)當(dāng)是相同的。這種由實(shí)驗(yàn)條件決定的衍射峰寬度稱(chēng)為“儀器寬度”。儀器寬度并不是一個(gè)常數(shù)，它隨衍射角有變化。一般隨衍射角變化表示為拋物線(xiàn)形。 第88頁(yè)/共125頁(yè)第八十八頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 有些情況下，

60、我們會(huì)發(fā)現(xiàn)衍射峰變得比常規(guī)的要寬，為什么呢？ 有多種因素引起這種峰形變寬。這里主要講的有兩種： 一、由于樣品的晶粒比常規(guī)樣品的晶粒小，導(dǎo)致倒易球大，使衍射峰加寬了， 二、由于材料被加工或熱冷循環(huán)等，在晶粒內(nèi)部產(chǎn)生了微觀的應(yīng)變。之所以稱(chēng)為微觀應(yīng)變，是因?yàn)檫@種應(yīng)變?cè)谝粋€(gè)晶粒內(nèi)部存在。大尺度上的應(yīng)變稱(chēng)為宏觀應(yīng)變，需要采用其它方法來(lái)測(cè)量。 還有因?yàn)榫?nèi)的位錯(cuò)、孿晶等因素造成的線(xiàn)形變寬和線(xiàn)形不對(duì)稱(chēng)，不在此這里研究。 第89頁(yè)/共125頁(yè)第八十九頁(yè)，編輯于星期六：七點(diǎn) 二十八分。 這樣，我們知道了儀器本來(lái)有個(gè)線(xiàn)形寬，由于晶塊細(xì)化和微觀應(yīng)變的原因會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)形更寬。 我們要計(jì)算晶粒尺寸或微觀應(yīng)變，首先第一步應(yīng)當(dāng)從測(cè)量的