1、Jade6操作与技巧,黄继武 中南大学 材料学院 13077388763 ,提 纲,MDI Jade6的基本操作 物相定性操作 传统定量操作 结晶度计算操作 晶胞参数精修操作 晶粒尺寸与微观应变计算操作 Rietveld全谱拟合精修操作,Jade6 简介,1 主要功能,Jade6,PDF,ICSD,残余应力计算,结晶度计算,晶粒尺寸与微观应变计算,确定物相,物相定量,指标化,晶胞参数精修,Rietveld全谱拟合精修,物相定量,晶体结构,晶胞参数,晶粒尺寸与微观应变,2 Jade 6的安装,安装Jade Jade 6是一个自解压程序，运行后，将在C:Program Files文件夹下面建立一个
2、“Jade 6”文件夹 文件夹中包括: 运行文件夹 例子文件夹 PDF 卡片索引文件夹 CSD 卡片索引文件夹 其中，例子文件夹Demofile下面有很多文件扩展名为MDI的实验数据文件，可以用于体验Jade 6 的功能,软件注册 运行Crack.exe进行注册表修改。只有添加软件的注册信息才能建立PDF2的索引 建立PDF索引 进入Jade。选择PDF|Setup，建立PDF的索引。只有建立了PDF索引才可以开始物相检索。 建立CSD索引 将已经建立好CSD索引的CSD文件夹复制并覆盖MDI Jade6文件夹下的CSD子文件夹。ICSD是“无机晶体结构数据库”，只有建立了ICSD的索引，在全
3、谱拟合精修时才可以调用物相的结构模型。,Jade6 的基本操作,1 数据文件及其使用,打开数据文件的方法在“我的电脑”窗口中双击一个“.raw”文件 打开Jade，按下 打开Jade,选择菜单File-Patterns 打开Jade，选择菜单File-Thumbnails 在Jade窗口，拉下“最近文件”下拉列表 在“我的电脑”中按住一个文件拖入到Jade窗口,例：通过File|Pattern命令打开的“数据读入”对话框,简谱格式,文件夹,读入谱图,添加谱图,刷新列表,文件类型选择,M:弹出菜单,读入文件的方式 Read：取消当前文件的显示，显示一个新的文件图谱 Add:在当前显示的窗口中加入
4、一个图谱,基准文件,添加文件,Jade识别的数据文件类型 MDI ASCII Pattern Files(*.mdi) RINT-2000 Binary pattern files(*,raw) Jade import ascii pattern files(*.TXT) 其他类型衍射仪的数据,02/06/98 13:45 DIF Demo03: 24-1035 36-145115 0.025 2 CU 1.540562 70 2201 402 370 352 409 412 363 376 428349 370 426 382 338 450 380 345370 404 390 377 3
5、93 418 371 353,MDI文件的数据格式,TXT文件的数据格式,? 3.0 19 3.01 8 3.02 20 3.03 14 3.04 11 3.05 13 3.06 17 3.07 14,数据保存为TXT文件 保存方法：File-Save-Primary pattern as *.TXT鼠标右键单击常用工具栏中的设置保存格式File-Save-Setup Ascii export,设置文本文件格式的对话框(Export),设置文本文件格式的对话框(Import),对话框中各项目的含义,ID,TXT,Data start at L#/Keyword,data point per l
6、ine=,Char# &Width,Angle column,column delimiter,import和export,Browse,样品标识，不是文件名,文件扩展名,角度和强度数据开始行,每行数据点个数,强度数据的特征字符与宽度,角度数据,角度和强度数据之间的空位处理,输入与输出格式,浏览数据按钮,2 菜单功能,File菜单,文件菜单用于读入数据和保存数据,Edit菜单,Edit菜单中的Preference用于设置程序参数，在做分析之前建议先设置好这些参数,设置显示格式,设置仪器参数,设置显示格式,个性化设置,Filter菜单,Filter菜单主要用于数据的初步处理，如平滑，去毛刺等。,
7、Analyse菜单,Analyse菜单用于寻峰、拟合，背景设置，角度校正等,Identify菜单,Identify菜单用于物相鉴定，也可以建立用户自己的PDF卡片,PDF菜单,用于PDF卡片库的索引建立，寻找PDF卡片等,Options菜单,Jade 的高级操作都包括在这个菜单项内,View菜单,窗口显示设置，一般用得较少,Report菜单,分析结果的输出，这里包括各种输出报告,物相鉴定报告,峰形拟合报告,3 常用工具栏,常用工具栏在菜单栏下面，每个按钮都可以通过鼠标左键直接执行一个命令，或者按鼠标右键打开参数设置对话框。很多情况下，执行命令时需要先设置运行参数，所以，“用鼠标右键打开”用得更
8、多一些。,打开文件,自动寻峰,峰形拟合,物相检索,查找PDF卡片,扣除背底,平滑图谱,打印/预览,保存图谱,接受操作,4 编辑工具栏,辅助工具栏也称为编辑工具栏，包括一些手动操作的按钮。很多命令执行后需要对结果进行编辑和修改。如调整背景线位置等。,编辑工具栏是一种状态。,手动寻峰,计算峰面积,编辑背景线,删除峰,手动拟合,多谱编辑,举例:设置与扣除背景线,按下常用工具栏中的BG按钮，在谱图底下显示背景线 按下辅助工具栏中的BE按钮，进入背景线编辑状态 在背景线上的红点位置拖动鼠标，可以移动红点，调整背景线到合适 再次按下常用工具栏中的GB按钮，将背景扣除,5 显示工具栏,谱图显示,调整图谱标记
9、的高度,多谱显示时，调整图谱间距,取消上一次操作,图谱调整到适合窗口高度,提高（左击）/缩小（右击）图谱高度,调整图谱的角度范围,图谱左右平移（局部显示时）,寻峰/PDF卡片显示,调整标记大小和数量,显示d值或物相名称,显示HKL指数,双击纵坐标或者横坐标，可以改变坐标轴的显示方式。不同的纵坐标显示方式便于更突出地显示微小衍射峰,坐标轴显示,Liner Sqrt Log,6 数据平滑,Smooth,Smooth操作是一种失真操作。它是将若干个数据点的强度作平均以替代第一个数据点的强度值，从而达到临近数据点之间的强度变化更柔和一些。 建议不要做平滑处理。如果数据实在太粗糙，使用小点数平滑（不超过
10、9点）。,例:Smooth操作,可以选择平滑整个谱图或者只平滑背景线，保持峰位不变,7 寻峰,自动寻峰与手动寻峰,寻峰实际上是一种数学运算，有可能不能完全自动地将全部峰都找出来，因此，一般自动寻峰之后，需要使用手动寻峰来做一些补充修改，鼠标右击将某个非峰的标记删除掉，而左击某个峰，则在某个峰位置添加一个峰标记。,选择寻峰依据，寻峰后显示的项目，d值的单位等,寻峰操作,寻峰操作编辑,寻峰后可观察寻峰报告。显示每个峰的位置、高度、面积、半高宽（FWHM）以及晶体在各个方向的长度（XS）。,寻峰结果报告,要在寻峰报告中显示XS，必须勾选上右图中的两个选项。,Jade默认的晶粒尺寸、面间距、晶胞参数等
11、的单位为埃。显示为“？”。如果要以纳米为单位，要在左图中设置。显示为“nm”。,8 打印预览,打印预览功能是将屏幕结果显示出来，以进行编辑/保存/打印 当前计算机系统必须安装打印驱动程序 鼠标右键单击常用工具栏中的打印机图标 只显示当前工作窗口中的内容,打印预览功能,寻峰后的打印预览,要使打印结果更加美观，按下Setup，调整打印参数,打印预览的设置:General,可以隐藏标尺，调整WMF格式的图片尺寸,PDF ID的显示方式(竖线或峰形)，2标尺的位置,打印预览的设置:Layout,显示的内容:文件名，扫描条件，PDF卡片，物相含量等。 在做过定量分析后，如果勾选上Phase Conten
12、t,则显示出质量分数。如果没有做过定量分析，显示为Major，Minor等。,打印预览的设置:Annotation,各种显示内容的尺寸、位置，线的粗细。 File ID Label项如果设置为负数，可上调文件名的显示位置。,打印预览的设置:Misc,设置屏幕的前景色，背景色等。 Jade默认的色彩搭配是所有XRD分析软件中最好的。,打印预览的设置:Customize Colors,选择显示方式,选择字体大小,添加文字或其它标记,选择图片色彩,局部放大,垂直放大,打印、复制、保存图片,打印预览的设置:窗口图标,放大按钮，增加局部区域放大，便于强调细节,垂直放大和局部放大操作,物相检索后的打印预览
13、,物相信息显示在峰上面,物相信息与衍射谱分开显示,涂峰后,显示被涂峰的各种信息,涂峰后的打印预览,9 背景扣除,背景由于荧光和外部因素产生 在精确计算时需要扣除(软件也可以自动扣除) 扣除背景时，可同时扣除K2 背景线函数有多种选择 背景线可编辑,背景与背景扣除,按下BG按钮，设置背景线类型、是否去掉K2,背景扣除参数设置,背景线函数,去掉K2,背景函数拟合数据点数,按下BG按钮,显示背景线,按下BE按钮，通过鼠标拖拖曳，移动红点，调整背景位置,再按下BG按钮,背景线以下部分被扣除,背景扣除操作,背景线的产生原因包括:直射光、非相干散射、样品荧光等。 背景线是一条变化缓慢而且有规律的曲线，通常
14、为抛物线，最复杂可达9阶函数形状。但不可能忽高忽低，急剧变化。 简单的背景线可以由软件自动设置，扣除背景线并非是一定要做的工作。 复杂背景线可以手动设置，但并非一定要扣除。 设置背景线但不扣除背景线(后续软件操作按此背景线进行)是一种良好的习惯，便于随时调整背景线。一旦扣除后无法修改背景线。,建议,K2的处理,当前常见的粉末衍射仪都通过滤波片或单色器扣除了K射线，只留下K产生的衍射，但是，K由K1和K2组成。当衍射角较低时，两者位置很靠近，几乎分辨不出，高度高时，两者离开较开，可以明显地看出一个衍射峰是由两者合成的。其中后者的强度是前者的一半。 在背景扣除对话框中有Strip K2的选项，可以
15、删除掉K2。,建议： 并不需要扣除K2，通过软件自动识别和扣除K2的方法是一种良好的习惯。,10 异常峰删除,比正常衍射峰窄小、尖锐的峰，可能是因仪器老化、阳极污染、电压异常引起的光信号不正常。 不应当随意删除暂时不能解释的衍射峰。 低矮而宽的微小峰不必作出解释或处理。,异常的怪峰,命令 Filters | Remove data spikes 删除掉毛刺按钮，可以删除掉任何峰,11 有效区域选择,衍射测量时，为不引起漏峰（特别是低角度）而选择较宽的衍射角范围。 实际有价值或需要突出显示的仅只是其中一部分。,有效区域,鼠标划过全谱窗口中的一部分。 View | Zoom Window | di
16、splay range：选择显示区域。 窗口右下角的方块按钮：选择显示区域。 命令： Edit | Trim Range to Zoom 删除掉窗口以外的数据（仅删除内存中的数据，并不破坏硬盘上的数据文件）。,有效区域选择,物相检索,必须有一张ICDD PDF 检索光盘 建立Jade的PDF卡片索引 Jade中的物相检索方法:S/M（Search/Match） Jade中的卡片查找方法：PDF | Retriveal Jade将PDF卡片库分成若干子数据库，可以加快卡片的检索与查找,1 PDF卡片,PDF卡片数据库,PDF卡片格式与内容,将PDF光盘内容复制到硬盘的PDF2文件夹。 在Jade
17、中选择PDF|setup命令。,建立PDF索引,PDF光盘所在位置,PDF索引所在位置,建立所有子库索引,开始建立索引,2 物相分析步骤,获得衍射花样 计算面间距d值和测定相对强度I/I1值（ I1为最强线的强度）：定性相分析以2 90的衍射线为主要依据。 检索PDF卡片：人工检索或计算机检索。 最后判定：判定唯一准确的PDF卡片。,一般步骤,读入衍射图谱,Jade物相检索步骤,是,否,1 鼠标右键单击S/M按钮,进入检索条件设置对话框(General),检索操作示例,选择有用的PDF子库,检索相焦点,排除条件,元素排除,重复排除,同构排除,2 Use Chemistry Filter,待查物
18、相中可能存在的元素,待查物相中存在的元素,将只在Mg,MgO,Mg(OH)2中检索物相,3 Advanced条件设置,PDF类过滤,S/M的分析,允许角度误差,列出的卡片数,成分固溶度,4 曾经检索过的卡片记忆,使常用相检索更直接,5 计算FOM值,FOM值从角度误差窗口，匹配的线数，衍射角位置和衍射峰强度匹配4个方面进行计算 Jade的FOM值计算与此类似，但并未公开 FOM值计算时是对“全谱”的计算，对于具体的某个物相来说，是否存在于样品中，不一定需要FOM值最小,全谱窗口,放大匹配窗口,符合检索条件的PDF卡片列表,勾选框,6 显示符合检索条件的PDF卡片列表,PDF卡片中的峰位与测量峰
19、的峰位匹配。 PDF卡片的峰强比与样品峰的峰强比要大致相同。 检索出来的物相符合实验条件(元素存在条件、反应条件、样品存在环境条件、相图条件） 。,并非三强线对上了就一定存在！,7 从PDF卡片列表中勾选样品中存在的物相,判断物相存在的依据:,元素组成正确,PDF卡峰位匹配，强度相当,存在条件正确,物相存在！,衍射角小于50的衍射峰都有PDF卡片对应。 对于重叠峰,各相的强度之和大致等于测量峰高。 没有重复的物相。,8 返回主窗口查看是否完成检索,判断物相检索完成的依据:,9 完成检索,如果没有完成,返回第1步,否则,输出检索结果；如果对检索出来的物相存在疑问,可重复检索,可能得到不一样的结果
20、。比较几次检索的结果,从中总结出正确的检索结果。,Jade物相检索步骤操作示例(Zr-B合金),元素信息非常重要，不给定样品中的元素信息有可能找不出正确的物相。 不合适或不正确的检索条件可能导致检索不出物相。 检索过程不拘一格。 强度很低的剩余峰可能找不出物相。 同一物相有很多张PDF卡片对应,选择与测量谱合适的卡片。 允许衍射峰有偏移。,04015：ZrB-ZrB2,3 物相检索常用方法,无限制检索 选择PDF卡片库 元素限定 设置检索焦点 单峰检索 反查法,无限制检索就是对图谱不作任何处理，不规定检索卡片库，不作元素限定，检索对象选择为主相（S/M Focus on Major Phase
21、s）,无限制检索,一般可检测出样品中的主要物相 在对样品无任何已知信息的情况下试探样品的组成 在考虑样品受到污染、反应不完全的情况可试探组成 不大可能检索出全部物相 检索出来的物相可能与实际存在的物相偏差较大，需要其它实验作进一步佐证,不能用XRD反推样品中的元素组成！,无限制检索的特点:,只在指定的数据库中寻找物相 常用：Inorganic（无机物）, ICSD Patterns（无机晶体数据库谱）, Minerals（矿物）, ICSD Minerals（无机晶体结构矿物谱） 样品为矿物时，只选择：ICSD Patterns, Minerals ICSD数据库非常重要，有最新最可信的卡片,
22、选择不同的数据库会列出不同的检索卡片， 同一结构物相的不同卡片没有本质区别。,限定PDF卡片库的搜索范围,Search Foucs on： Major：主要相 Minor：次要相 Trace：微量相 Zoom window：工作窗口中的全谱检索 Painted：选定峰,限定检索焦点,只选样品中的主要元素，不要加入微量元素 只选不多于4个元素。并非限制，只是越少越准确 尝试非金属元素C,H,O。按已知元素确定不了物相时不妨试探性加入这些非金属元素 尝试不同的元素组合可能获得意想不到的成功,给定不同的元素范围可能得到不同的检索结果 元素不正确可能出现物相的误判,元素限定,选择“涂峰”按钮（Peak
23、 Paint）按钮，选定一个角度范围进行检索 单峰搜索法检索出来的物相是在指定角度范围内有衍射峰的物相 可以同时选择几个衍射峰 加上其它限定，可以检索出样品中全部物相,单峰搜索是Jade的绝招,单峰搜索,由于成分固溶、元素不确定等因素，导致某些矿物相不能自动检索出来； 如果能预知样品中存在某一类矿物，可以将该类矿物全部显示出来，再与测量谱一一对照； 特别适合于一些粘土矿物的分析。,矿物相反查,4 物相检索的应用,晶体结构的研究是从矿物开始的，矿物研究已经成熟 矿物卡片包含在两个子库中：Minerals, ICSD Minerals 矿物检索时不需要加入其它子库 黏土矿物检索一般不需要加入元素限
24、制,矿物的鉴定,1. 矿物相检索的特点,打开图谱，显示全谱 鼠标右键按下S/M，打开S/M参数设置对话框,2. 矿物相检索的步骤,只选择“矿物库”PDF子库。 输入样品中可能存在的“元素”,在匹配的物相所在行前加上对号。 每种物相可能显示多张匹配的卡片，选择与谱图匹配最好的。,返回主窗口 在“未匹配上”的峰中选择一个较高的“涂峰”。 再次鼠标右键按下S/M按钮。重复上面的操作。,第二个物相被鉴定出来。,重复“涂峰”-“S/M”的步骤，可找出所有物相。,只选择两个“矿物库”。 先做“元素分析”，确定样品中存在的元素，再做XRD。 同一物相在PDF卡片库中有很多张卡片。选择较新的，卡片号较大的，有
25、CSD#的，有RIR值的，名称后带Syn的，FOM值较小的卡片。,矿物相检索的演示,04002：3：ZnO-CaCO3-SiO2+Al2O3,黏土矿物都是小晶粒晶体,有些黏土矿物的衍射峰宽而歪斜 黏土矿物一般结晶性不好,晶粒内部存在非结晶区 黏土矿物的特征衍射峰一般主要集中在3-10 之间，扫描范围一般使用3- 65 黏土矿物的扫描速度应当限制在2 /min以内 黏土矿物有很多异质同构的矿物，它们很难区分 从低角度开始，用单峰搜索可以找出全部物相,黏土矿物的鉴定,1. 黏土物相检索的特点,只选择两个矿物库 可以不加元素限定,2. 黏土物相检索的步骤,双击纵坐标轴，使纵坐标显示为SQR(I)。可
26、以突出显示黏土相的衍射峰。,使用“涂峰”-“S/M”从左到右依次找出各个峰对应的物相。,只选择两个矿物子库。 使用“涂峰”-“S/M”从左到右依次找出各个峰对应的物相。 不必添加元素信息，因为同一黏土矿物相的元素范围较宽，存在元素固溶。或者只选择常见元素。 扫描范围3-65 。采用步进扫描，计数时间1秒。 同一物相有多张卡片，元素可以不相同。根据与测量谱匹配情况做出物相选择。 有些物相，比如，蒙脱石，伊利石可能不会自动检索到。通过输入卡片编号或者矿物名称来检查是否存在。 有些物相如白云母、伊利石、绢云母可能通过XRD无法区别，需要用偏光显微镜来确定。 有些物相的峰是重叠的，如蒙脱石-绿泥石-高
27、岭石，可根据峰形来区别。,黏土物相检索的示例,蒙脱石的峰相对于绿泥石的峰要宽，而且会出现“歪峰”。 高岭石的峰相对于绿泥石的峰要宽，有时会出现“歪峰”。 伊利石的峰也较宽。 高岭石在600会变成“烧高岭”而使衍射峰消失；绿泥石与浓热盐酸混合会消失衍射峰；蒙脱石遇水会膨润，衍射峰左移。这些也是作为进一步确定黏土矿物的手段。,3. 演示,04008：0：黏土矿物,合成或分解物可能不是自然的“矿物”，可以包含在无机物“Inorganic”中。此时除使用minerals子库外，应当加上Inorganics和ICSD patterns两个子库 这类物相卡片很多，重复性很大，很多卡片所记录的物相仅在晶体结
28、构上存在微小差别，应当慎重选择 元素的限定是必要的 掺杂对晶体结构的影响很小，一般不会发生晶体结构的质变，仅仅是峰位有微小的偏移,合成与分解物的鉴定,1. 合成与分解物物相检索的特点,无机材料的PDF库都要选上。 元素指定非常重要。,2. 检索步骤,主要物相WO3选定似乎全部物相都查出来了，实际上，看峰强匹配可知最高峰处的强度不匹配。,最强峰,未匹配峰,选择WO2.9的理由有两点：最强峰强度可匹配，WO3未匹配上的峰被它匹配上了。,无机材料的合成与分解选择的PDF库范围扩大后，异质同构物相被检索出来的机会增大，因此，元素限定非常重要。 同一结构物相选择不同卡片其实并无多大区别。 一般无机样品都
29、是粉体的，角度匹配是主要依据，强度匹配有时也是找出物相的重要思考点。 合成与分解过程中可能会产生“中间产物”、“前驱体”、“新相（PDF库中无登录）”。对于这些物相，是没有办法找到PDF卡片的。,3. 演示,04012：蓝钨+黄钨,合金相一般为主相（基体相）和若干微量相（强化相）所组成 合金块体样品往往经过加工，择优取向严重，严重影响分析结果，在分析物相时必须考虑择优取向的存在 固溶程度对峰位造成偏移，可能不能检索到正确的物相 温度应力、加工应力使峰形变异掩盖微量物相 异质同构在合金相中普遍存在 金属晶体结构简单，谱峰较少，可以考虑扩大扫描范围,合金相的鉴定,合金相物相检索的特点,分析者对样品
30、的相图、析出或固溶行为了解的多少直接影响分析结果的正确性 尽可能不使用块体样品直接测量，粉体样品可最大限度地减小择优取向 对局部区域进行慢速扫描有时是必要的 元素限定尤为重要 时效析出相与基体共格，也存在择优取向，时效析出相的晶粒很小，峰宽很大，不会表现为明显的衍射峰（如果已经是明显的衍射峰，说明晶粒已经长大为平衡相）,衍射谱特点: 主相因加工而使峰强不匹配 析出相因晶粒细小而变得很宽 基体有强烈位错存在而使峰底部变得很宽 合金相存在固溶，而使衍射峰向左或右偏移,有些物相在使用了单峰搜索、限定元素分析都不凑效的情况下，最有效的办法是“直接寻找物相” 鼠标右键点击光盘按钮，选定元素并限制为“Re
31、quired element”(涂成绿色) 选择一个PDF子库，从所列出的物相中检索某种特定结构的物相,需要加上“Metallics”库。 元素限定也是重要的。,钢中马氏体和奥氏体相的分析,这里选择主相为Fe，实际上它不是单质铁，而是Fe的固溶体，在钢铁材料里面，它的晶体结构为“马氏体”、“铁素体”。奥氏体则与它的结构不同。,这个例子充分说明“XRD是一种晶体结构分析手段而不是元素分析手段”。不同的元素及其组合可以形成“异质同构”。通过XRD是不能区分它们的。,04005：残余奥氏体,Al-Zn-Mg合金的主要元素有Al,Zn,Mg。,Al-Zn-Mg合金物相检索,04007：3：Al-MgZ
32、n2过时效态,固溶态只有一种物相，标出物相为Al，不能理解为单质Al，它是以Al为溶剂的固溶体，保持Al单质的晶体结构，但晶胞参数会有变化。 时效态：从Al固溶体中析出时效相，称为相，它的元素组成实际上是MgZn2（称为相）。但它的晶粒小，而且是盘状晶体。在衍射图中只能看到在一些角度位置上有突出而不是明显的“衍射峰”。 过时效态： 相长大成相。晶粒尺寸较大，是一种平衡相。,有一系列样品需要时，应当先分析最容易分析的物相。,样品含有3种元素，Zr,Si,O。这是一种陶瓷材料，其中含有非晶相，但不影响分析。,Zr-Si-O陶瓷材料的物相鉴定,非晶没有晶体结构，因此，不存在物相分析。 不同成分的固体
33、非晶的散射峰只有微小的区别(由于组成成分不同，短程有序度不同，峰位和峰形不同)，一般不能区分非晶是什么物质。,含非晶成分的物相鉴定,04010：3：陶瓷ZrSiO-1250 部分晶化,同名物相的一般选择原则,5 物相检索中的一些问题,角度偏移过大，固溶成分，晶格畸变过大 有新相产生，确实不存在相应的卡片 化学反应中产生了一些中间产物 成分分析错误 有择尤取向 含量过低或衍射强度太小 漏掉了低角度衍射峰,检索不出物相的原因,不同的检索条件可能导致不同的鉴定结果 微量相的鉴定结果因缺少必要信息而不唯一 元素分析应当做在物相分析的前面,检索结果的不确定性,不要只看FOM值大小，应考虑实际情况 先将有
34、可能的物相都选下来，再作比较和全面分析 先分析系列样品中最有特色的样品，其它样品中的物相可能只是量的变化 有目的、有选择、分批地加入元素，不要一次加入超过4种以上的元素 微量元素切莫加入，通常条件下XRD的检出限为5% 先做元素分析,物相检索的技巧,了解微区分析与宏观区域分析的区别，XRD的结果是X射线照射范围内的统计结果 分析结果要符合相图，新的发现可能是错误的 反复分析同一样品，可能会得到意外的收获 正确看待分析结果中的固溶体相的元素组成 最重要的不是问别人，而是自己实践 不要迷信专家的结果，在你的研究领域里，你自己才是真正的专家,6 窗口与报告,窗口下端的列表中列出检索出来的物相，确定某
35、个物相存在时，在相应行的左端方框内加上对号,S/M窗口,返回主窗口时，用不同的颜色显示不同的物相。 多出一个显示物相性质(名称，HKL等)的工具栏。 检索结果列表中列出了检索出来的各个物相的PDF卡片与衍射谱的匹配情况，可编辑这个列表，保存PDF卡片,主窗口,单击检索结果列表下拉按钮旁边的数字（表示已检索出来的物相个数），打开检索结果列表。 该表中显示各物相的矿物名，化学式，卡片号，RIR值，质量分数wt%等。 确定某个物相不存在时，将左侧的对号去掉即可。,检索结果列表,测量谱与检索列表的显示,打印预览窗口,峰匹配报告显示各个峰的角度，d值，高度，对应的物相以及物相的d值，角度，相对强度，衍射
36、面指数和测量误差,衍射峰匹配报告,寻峰报告显示各个峰的角度，d值，背景，高度，面积，半高宽和晶向长度,寻峰报告,物相鉴定报告以打印方式输出样品的物相鉴定结果，可以包含测量谱图，PDF卡片，峰匹配报告等。 此报告只可打印不可保存。,物相鉴定报告,物相定量,1 物相定量的基本原理,基本原理,若一个样品中有已知含量的S相,而且K值也是已知,则通过强度比可以计算出J值的含量,所谓j相的K值就是两相混合物中，j和S相相对质量分数相同时的（某指定衍射峰）强度之比,K值法定量,绝热法定量,若样品中的全部物相均为已知，而且每个物相的K值都为已知。扫描样品的全谱，可计算出全部物相的含量,K值的测量,多相样品中某
37、“物相的衍射强度”，实际上是指该物相某一衍射峰的强度。指定的峰不同，强度是不同的。不加说明时，使用物相最强峰来计算“物相强度”。 衍射强度通常指衍射峰面积。 某物相的衍射强度与其在样品中的质量分数或体积分数成正比(实际照射体积分数)。 两个样品，物相种类相同，但相对含量不同时，样品的密度、质量吸收系数都不相同。 单凭一个物相的峰高低并不能直接得到相对含量的多少。,1974年以后出版的许多PDF卡片上记录了物相的K值(RIR, Ratio of Intensity Reference) 。 它是该物相相对于标准物质刚玉（-Al2O3）的K值。,PDF卡片上的K值,将j相物质与S相物质按质量分数1
38、:1称量混合，制得一个两相混合物样品； 分别测量两相各一条衍射线（最强峰）的强度； 两相强度之比即为j相相对于S相的K值。,K值的测量,J,S,J,S,2 K值的测量,按质量比1:1称取样品和刚玉混合均匀,测量两相混合物的衍射谱,读入图谱,检索出刚玉和待测相的PDF卡片,拟合两个物相各自的最强峰,勾选刚玉为Internal Standard,输入两相质量分数,Calc RIR,计算出待测相的K值,Options | Easy Quantitative,例:K值测量,04007：3：Al-MgZn2过时效态,往待测试样中加入已知量的内标物质(S,质量分数为Ws),制成复合试样 测定待测相(J)的
39、指定衍射线强度与内标物质(S)某一衍射线强度之比,计算出混合S后J相的含量,3 K值法定量,是J相在加入S相后的混合物中的质量分数,是J相在原始样品中的质量分数,K值法的实验操作,再计算混合S之前样品中J相的原始含量,样品中含有3个相，并且可能还含有少量“非晶体”物质，采用K值法定量,称取0.85g待测样品，再称取0.15g刚玉粉末(-Al2O3)，混合成一个混合样品(刚玉在混合样品中的含量为15%)； 测量混合样品的图谱；,K值法的应用,实验操作,检索物相:检索出样品中存在4个相(其中Al2O3为加入的),4. 检索出物相后,检索结果列表中列出了各个物相的K值和质量分数(计算前全部为0),P
40、DF卡片上的K值,质量分数,5. 找到各个物相最强峰,并做拟合,得到各相的“衍射强度”,各物相最强峰的强度,6. 选择Options | Easy Quantitative进入到质量分数计算窗口,7. 单击Al2O3所在行，并在“Internal Standard”前的方框中加入对号，在Wt=后的方框中输入Al2O3在混合物中的质量分数(15%）。 8. 再单击Calc wt按钮，就可计算出混合物中各个物相的质量分数,9. 选择显示了”wt(n)%”,这个结果是待测原始样品中各个物相的质量分数。注意样品中还存在1.7%的非晶体物质。而显示Al2O3的质量分数为0,读入图谱,检索出需要计算含量的
41、物相和参考物相,选择需要计算含量的物相和参考物相各若干条衍射线做拟合(计算衍射峰面积) 注意不要选择弱峰和物相重叠峰,Options | Easy Quantitative,勾选参考相为Internal Standard,并输入其质量分数,Calc Wt,计算质量分数和体积分数,K值法定量演示,04032：掺杂Al2O3 20%,在样品中加入已知量的内标物质 只关心待测相j，不关心样品中其它相的存在 只需要测量j相和内标相各一条衍射线 样品中可以存在未鉴定的相，或者非晶相 可以只测量样品中一个相的含量，如果其它相的K值为已知，也可以被同时测量。 由于样品中混入外加物质，稀释了样品中原有相的浓度
42、。 混入的物质并不一定混合得均匀，如果混合不均匀，可以带来很大的误差。,K值法的特点,读入图谱,检索出需要计算含量的物相和参考物相,选择需要计算含量的物相和参考物相各若干条衍射线做拟合(计算衍射峰面积) 注意不要选择弱峰和物相重叠峰,Options | Easy Quantitative,勾选参考相为Internal Standard,并输入其质量分数,Calc Wt,计算质量分数和体积分数,K值法定量演示,04022：掺MgO%20的含非晶莫来石陶瓷,绝热法的基本原理,4 绝热法定量,当一个样品中不存在非晶相，而且每一物相的K值都为已知时，通过一次扫描,计算出每个物相的衍射强度,就可以计算出
43、样品中的全部物相含量。,用慢速度测量样品的全谱并作出物相鉴定 拟合各相的最强峰，得到各物相的衍射强度 检索全部物相，查出各物相的RIR值 代入下面的公式完成计算,绝热法的实验步骤,样品中含有2个相：Fe3O4和Fe2O3，计算两相的质量分数,1) 扫描样品的全谱,至少要能鉴定出全部物相,并包含所有物相的主要衍射峰 2) 物相检索：确定相的种类和各相的K值(RIR),绝热法的应用,实验步骤,物相鉴定为两相样品,3） 分别选择两个物相的最强峰作分峰处理，得到各个物相的“衍射强度”,4) 选择Options | Easy Quantitative analysis菜单命令，打开定量分析窗口，按下“C
44、alc wt%”,可计算出两个物相的质量分数和体积分数,5) 在“打印预览窗口”中按下“Setup”，并选择上图中的“Phase content”。在输出的图谱中将显示各个物相的质量分数,6) 输出带有质量分数的物相鉴定结果,读入图谱,检索出全部物相,选择每个物相各若干条衍射线做拟合(计算衍射峰面积) 注意不要选择弱峰和物相重叠峰,Options | Easy Quantitative,Calc Wt,计算质量分数和体积分数,显示,打印或保存结果,Fe2O3和Fe3O4混合物的定量计算演示,04001：Fe2O3+FeMnO4,从样品的TEM图中可以看出，样品由基体相和析出相(图中的黑，白条状
45、物)组成，需要鉴定出物相并计算质量分数,绝热法的应用: Al-Zn-Mg合金中析出相MgZn2含量计算,样品中的Al相存在明显的择尤取向，各个衍射峰的强度明显与PDF卡片显示的强度不匹配，在实测衍射谱中，最强峰变成了一个弱峰，此时，不能只用一个峰来计算强度，而应当多选一些峰来做取向消除,存在的问题,每一个物相都可以选择多个衍射峰拟合，根据各个峰强与PDF卡片强度的不匹配性计算择优取向因子，Jade将根据择优取向因子重新计算物相最强峰的标准强度，从而减小择尤取向对含量计算的影响,解决办法,读入图谱,检索出全部物相,含有择优取向的物相尽可能多地选择多条衍射线做拟合(计算衍射峰面积) 注意不要选择弱
46、峰和物相重叠峰,Options | Easy Quantitative,Calc Wt,计算质量分数和体积分数,显示,打印或保存结果,操作演示,04007：3：Al-MgZn2过时效态,5 定量分析中的误差,Jade既可以按峰高也可以按峰面积作为衍射强度来计算质量分数，但是，在一般情况下，需要使用峰面积作衍射强度 峰高和峰面积的关系：面积=峰高*FWHM 峰高和面积并不等价 晶粒尺寸和微观应变影响衍射强度,衍射强度的不准确性,FWHM：CeO2： 0.605； Ca(CO3) ：0.181； ZnO ：0.208 晶粒细化导致衍射强度变化很大,同一物相有多张PDF卡片与之对应，而且RIR值不同
47、 不同晶粒度的同一物相，RIR值相差很大 不同研磨程度使RIR值相差较大 最关键的是选择与实测谱图最吻合的卡片 选择PDF卡片时尽可能选择RIR值适中的卡片 即使自己测量RIR值,每次测量的结果也会存在误差,RIR值的不精确性和不唯一性,同一物相在PDF卡片库中往往有很多张卡片，这些卡片中，早年制作的卡片中没有RIR值，新卡片中有RIR值，但不同的卡片上的RIR值却不完全相同，有的甚至差别很大。做物相定量分析时必须找到有RIR值的卡片，而且应当选择RIR值比较适中的卡片。,RIR值也可以自己测量，但是，制粉方法不同，得到的RIR值也可能不同。 对于黏土矿物，不同产地、研磨程度都会有不同的RIR
48、值。,对于块体样品，择优取向是最大的误差来源,样品的有序性,对于存在择尤取向的样品，若用单峰强度来计算质量分数,计算结果明显是不正确的 为了避免择优取向，最好是从源头上解决。将块体样品制成粉末测量。 对于粉末样品采用侧装法在一定程度上可以解决择优取向。 择优取向物相衍射强度的校正方法：若物相不存在择优取向，设某(HKL)衍射强度为I。存在择优取向时的衍射强度ItI=It/P 其中P为该晶面的极点密度,当衍射范围内存在n条某物相的衍射线时，任意一条衍射线的极密度P可表示为(n为反射区内的衍射线数，N为反射面的多重因子，Iu为标准强度)或,物相检索,全部物相检索出来,绝热法-直接计算出各相的含量,
49、有未知相，非晶相,样品中加入已知量的其它物质S作内标,内标法计算已知相的含量,物相没有K值,找到这种物相的纯物质与刚玉混合，测K值,物相都有K值,不用或慎用重叠峰数据，避免拟合误差； 不用或少用峰强低的数据，避免系统误差； 同一物相有多张可选PDF卡片时，选择RIR值适中的； 定量分析需要准确的强度测量，需要较慢的测量速度，以使衍射峰有较高的绝对强度； 传统定量方法只用于物相种类少于4个的样品。,对物相定量的一些建议,晶胞参数精确计算,1 晶胞参数精修的原理,测量标准样品的衍射谱,通过线对法校正仪器的零点和样品位移,测量样品的衍射谱,以PDF卡片数据或指标化结果为模型,按最小二乘法修正计算误差,
