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一、物相分析

根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，就是X射线物相分析法。一张衍射图谱上衍射线的位置(方向)仅和原子排列周期性有关；衍射线的强度则取决于原子种类、含量、相对位置等性质；衍射线的位置和强度就完整地反映了晶体结构的二个特征，从而成为辨别物相的依据。

1、定性分析方法

(1)图谱直接对比法：直接比较待测样品和已知物相的谱图，该法可直观简单的对物相进行鉴定，但相互比较的谱图应在相同的实验条件下获取，该法比较适合于常见相及可推测相的分析。

(2)数据对比法：将实测数据(2θ、d、I/I1)与标准衍射数据比较，可对物相进行鉴定。

(3)计算机自动检索鉴定法：建立标准物相衍射数据的数据库(PDF卡片)，将样品的实测数据输入计算机，由计算机按相应的程序进行检索，但这种方法还在不断地完善。

2、定量分析方法

每种物相的衍射线强度随其相含量的增加而提高，由强度值的计算可确定物相的含量。定量分析可用来确定混合物中某一化合物的含量。

对于多相样品，当通过定性相分析确定了样品中所存在的物相后，就需要更深入的了解各相的相对百分含量。目前定量方法有：外标法、内标法、标准加入法、RIR值法，其中RIR值法最为简单方便。

RIR法定量是利用各种纯物质与α三氧化二铝按照重量比1:1混合，测试二者强度的比值K，制作成一个数据库，在日常多组分混合物定量分析时，将K值引入利用计算机拟合计算各物相组分含量。

需要说明的是此定量结果为半定量，当然在具体样品分析时，可以将ICP-OES、碳硫氧氮等元素分析方法结合起来，提高定量准确性。若样品又含有有机物，也可将FTIR、TGA、GC-MS结合起来进行定量分析。

测试样品：未知化合物成分分析、某化合物中不同物相定量分析（如二氧化钛中的锐钛矿物相和金红石物相含量）、辅助失效分析、辅助矿物分析、辅助高分子材料定量分析。

二、精密测定点阵参数

点阵常数是晶体物质的基本结构参数。点阵常数的测定是通过X射线衍射线的位置（θ）的测定而获得的。

确定点阵参数的主要方法是多晶X射线衍射法。

X射线衍射法测定点阵参数是利用精确测得的晶体衍射线峰位2θ角数据，然后根据布拉格定律和点阵参数与晶面间距d值之间的关系式计算点阵参数的值。

点阵参数精确测定的应用：可用于研究物质的热膨胀系数、固溶体类型及含量、固相溶解度曲线、宏观应力、化学热处理层的分析、过饱和固溶体分解过程等。

三、宏观应力的测定

宏观应力的存在使部件内部的晶面间距发生改变,所以可以借助X射线衍射方法来测定材料部件中的应力。

按照布拉格定律可知：在一定波长辐射发生衍射的条件下，晶面间距的变化导致衍射角的变化，测定衍射角的变化即可算出宏观应变，因而可进一步计算得到应力大小。

X射线衍射法来测定试样中宏观应力的优点:

(1)可以测量试样上小面积和极薄层内的宏观应力,如果与剥层方法相结合,还可测量宏观应力在不同深度上的梯度变化;

(2)不用破坏试样即可测量;           

(3)测量结果可靠性高；

四、晶粒尺寸大小的测定

材料中晶粒尺寸小于10nm时，将导致多晶衍射实验的衍射峰显著增宽。故根据衍射峰的增宽可以测定其晶粒尺寸。

在不考虑晶体点阵畸变的影响条件下，无应力微晶尺寸可以由谢乐(Scherrer)公式计算 ：

D：晶粒尺寸（nm）

q ：衍射角

b ：衍射峰的半高宽，在计算的过程中，需转化为弧度（rad）

l ：单色入射X射线波长

K ：为Scherrer常数

当B为峰的半高宽时 k=0.89

当B为峰的积分宽度时 k=0.94

五、取向分析

测定单晶取向和多晶的结构（择优取向）。测定硅钢片的取向就是一例。另外，为研究金属的范性形变过程，如孪生、滑移、滑移面的转动等，也与取向的测定有关。

择优取向度F参数的计算：

以计算一般的晶面如(hk1)的F因子为例，需计算出与该晶面方向平行的所有晶面的强度之和。

六、结晶度的测定

结晶性高聚物中晶体部分所占的百分比叫做结晶度。是一种重要的工艺指标。低分子晶体，由于完全结晶，没有结晶度问题。高分子晶体，由于长的链状结构不易完全整规排列，往往导致非完全结晶。

两态分明体系的衍射图由两部分简单叠加而成。一部分是晶态产生的衍射峰，另一部分非晶态产生的弥散隆峰。理论上推导得出如下质量的结晶度公式：

通过软件计算的结晶度为相对结晶度，主要是针对晶态和非晶态差别明显的衍射图进行分析。常见四种结晶状态的XRD图谱：

（a）结晶完整的晶体，晶粒较大，内部原子的排列比较规则，衍射谱线强、尖锐且对称；（b）非晶样品没有衍射峰；

（b）结晶不完整的晶体，由于晶粒过于细小，晶体中有缺陷而使衍射峰形宽阔而弥散；

（d）结晶度越差，衍射能力越弱，峰形越宽。

七、XRD其他方面的应用

*对晶体结构不完整性的研究

包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究。

*结构分析

对新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数据。

*液态金属和非晶态金属

研究非晶态、液态金属结构，如测定近程序参量、配位数等。

*合金相变

包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系等。

*特殊状态下的分析

在高温、低温和瞬时的动态分析。

*此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小；X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等。

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        近几十年来色谱作为一种强大的分离技术与MS等检测手段的联用得到了极大的发展，色谱法的应用可以根据目的分为制备性色谱和分析性色谱两大类。

        制备性色谱的目的是分离混合物，获得一定数量的纯净组分，这包括对有机合成产物的纯化、天然产物的分离纯化以及去离子水的制备等。相对于色谱法出现之前的纯化分离技术如重结晶，色谱法能够在一步操作之内完成对混合物的分离，但是色谱法分离纯化的产量有限，只适合于实验室应用。

        分析性色谱的目的是定量或者定性测定混合物中各组分的性质和含量。定性的分析性色谱有薄层色谱、纸色谱等，定量的分析性色谱有气相色谱、液相色谱等。色谱法应用于分析领域使得分离和测定的过程合二为一，降低了混合物分析的难度缩短了分析的周期，是比较主流的分析方法。

        其中液相色谱的应用领域有：

        在生命科学领域的应用

        氨基酸、多肽、蛋白质、核碱、核苷、核苷酸、核酸（RNA、DNA）等重要的生命物质，可以采用液相色谱仪纯化和分析测定。

        药物分析

        合成药物的纯化及质量控制，中草药有效成分的分离制备及纯度测定以及临床医学的药代动力学研究中的分离分析都采用液相色谱仪解决。除聚合物外，约80%的药物都能用液相色谱仪进行分离和纯化。

        食品分析

        食品本身组成，特别是营养成分，如糖、有机酸、维生素、蛋白质、氨基酸、脂肪的分析。

        食品添加剂，如防腐剂、抗氧化剂、合成色素、甜味剂和保鲜化学物质的分析。

        食品污染物，如农药残留和AFT等的分析。

        环境监测

        用于分子量大，挥发性低、热稳定性差的有机污染物的分离和分析。如多环芳烃、酚类、多氯联苯、邻苯二甲酸酯类、联苯胺类，阴离子和非离子表面活性剂、有机农药等。它已成为环境科学领域中重要的分析手段。

        精细化工产品分析

        对于一些具有较高分子量和较高沸点的有机化合物，如高碳数脂肪族或芳香族的醇、醛和酮、醚、酸、酯等化工原料，以及各种表面活性剂、药物、农药、染料等化工产品，均可液相色谱仪分析。

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