【科研知识】一文了解 X 射线衍射(XRD)知识重点

发布网友发布时间：2024-10-06 15:45

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热心网友时间：2024-10-22 17:15

X射线衍射（XRD）是研究物质物相和晶体结构的主要方法。通过X射线照射，物质产生衍射现象，其图谱与物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型和构象等特性紧密相关。XRD技术具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能提供大量关于晶体完整性的信息等优点，广泛应用于各学科研究和生产。

XRD的基本原理在于，当单色X射线入射到晶体时，由于原子规则排列成的晶胞与X射线波长有相同数量级，会在某些特殊方向上产生强X射线衍射。衍射线的分布规律和强度与晶体结构密切相关。布拉格定律描述了衍射线的产生条件，即入射X射线与晶体中晶面的夹角满足特定条件时，会在反射线的方向上产生衍射线。系统消光规律则解释了在某些特定条件下的衍射线会消失或强度减弱的现象。

XRD设备包括X射线发生系统、测角及探测系统和记录及数据处理系统，其中测角仪是核心部件，直接影响实验数据的精度。XRD被广泛应用于物相分析、结晶度测定、精密测定点阵参数、纳米材料粒径的表征、晶体取向及织构的测定、应力测试等场景。

在分析实例中，XRD通过图谱对比法、数据对比法和计算机自动检索鉴定法对物相进行鉴定。例如，通过比较ZnO纳米片负载不同含量的金纳米粒子的XRD图谱，发现随着负载量的增加，杂化材料出现了Au的特征衍射峰，证明了Au成功负载于ZnO表面。

对于XRD样品的要求及制备方法，块状样品需要平整、光滑、清洁，以去除表面氧化膜和应变层，薄膜试样需要厚度大于20nm，并在测试前检验确定基片的取向。对于粉末样品，适宜的晶粒大小应在320目粒度的数量级内，以避免衍射线的宽化，获得良好的衍射线。

通过了解XRD的原理、设备、应用场景、分析实例和样品制备方法，可以更好地应用这一技术进行材料结构和成分分析，为材料科学的研究和生产提供重要支持。