xrd工作原理？

一、xrd工作原理？

XRD的测试原理，是Bragg方程，即nλ=2*d*sinθ，其中λ为入射线波长，d为晶面间距，θ为衍射角。换言之，XRD对于晶体结构的测试才是有效的。

XRD的基本原理：X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。

XRD 即X-ray diffraction 的缩写，X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。

二、xrd原理？

XRD（X射线衍射）是一种分析晶体结构的手段，其原理是利用入射的X射线发生衍射，通过测量衍射角度和强度来分析样品中晶体的结构信息。在一个晶体中，原子的排列具有周期性，且其间距与衍射波长的比值有一定的规律，而X射线波长可在几纳米量级，与晶体中原子间的间隔大小相当，故入射的X射线会遭受散射，从而形成衍射。通过测量样品中不同晶面的衍射角度和强度，可以得到样品中晶体的结构信息。XRD技术广泛应用于材料科学、地质科学、生物科学等领域，可用于分析样品中物质的结晶、结构和组成等信息。

三、xrd计算粒径原理？

）

XRD测量纳米材料晶粒大小的原理是当材料晶粒的尺寸为纳米尺度时，其衍射峰型发生相应的宽化，通过对宽化的峰型进行测定并利用Scherrer公式计算得到不同晶面的晶粒尺寸。对于具体的晶粒而言, 衍射hkl的面间距dhkl和晶面层数N的乘积就是晶粒在垂直于此晶面方向上的粒度Dhkl。试样中晶粒大小可采用Scherrer公式进行计算:

式中：λ-X射线波长;θ-布拉格角 (半衍射角) ;βhkl-衍射hkl的半峰宽。

X射线衍射法（XRD）表征材料晶相结构

优点：可用于未知物的成分鉴定。

缺点：灵敏度较低；定量分析的准确度不高；测得的晶粒大小不能判断晶粒之间是否发生紧密的团聚；需要注意样品中不能存在微观应力。

四、xrd原理通俗解释？

X射线衍射仪的基本构造

XRD衍射仪的适用性很广，通常用于测量粉末、单晶或多晶体等块体材料，并拥有检测快速、操作简单、数据处理方便等优点，是一个标标准准的“良心产品”。

在X射线衍射仪的世界里， X射线发生系统（产生X射线）是“太阳”，测角及探测系统（测量2θ和获得衍射信息）是其“眼睛”，记录和数据处理系统是其“大脑”，三者协同工作，输出衍射图谱。在三者中测角仪是核心部件，其制作较为复杂，直接影响实验数据的精度，毕竟眼睛是心灵的窗户嘛！下面是X射线衍射仪和测角仪的结构简图。

图片

XRD结构简图

图片

XRD立式测角仪

图片

2

X射线产生原理

X射线是一种频率很高的电磁波，其波长为10-8-10-12m远比可见光短得多，因为其穿透力很强，并且其在磁场中的传播方向不受影响。小提示：X射线具有一定的辐射，对人体有一定的副作用，目前主要铅玻璃来进行屏蔽。

X射线是由高速运动的电子流或其他高能辐射流（γ射线、中子流等）流与其他物质发生碰撞时骤然减速，且与该物质中的内层原子相互作用而产生的。

图片

X射线管的结构

不同的靶材，因为其原子序数不同，外层的电子排布也不一样，所以产生的特征X射线波长不同。使用波长较长的靶材的XRD所得的衍射图峰位沿2θ轴有规律拉伸；使用短波长靶材的XRD谱沿2θ轴有规律地被压缩。但需要注意的是，不管使用何种靶材的X射线管，从所得到的衍射谱中获得样品面间距d值是一致的，与靶材无关。

辐射波长对衍射峰强的关系是:衍射峰强主要取决于晶体结构，但是样品的质量吸收系数（MAC）与入射线的波长有关，因此同一样品用不同耙获得的图谱上的衍射峰强度会有稍微的差别。特别是混合物，各相之间的MAC都随所选波长而变化，波长选择不当很可能造成XRD定量结果不准确。

因为不同元素MAC突变拥有不同的波长，该波长就称为材料的吸收限，若超过了这个范围就会出现强的荧光散射。所以分析样品中的元素选择靶材时，一般选择原子序数比靶的元素的原子序数小1至4。就会出现强的荧光散射。例如使用 Fe 靶分析主要成分元素为 Fe Co Ni 的样品是合适的，而不适合分析含有Mn Cr V Ti 的物质常见的阳极靶材有：Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag, W,最常用的是Cu靶。

表1-1 常见靶材的种类和用途

靶材种类

主要特长

用途

Cu

适用于晶面间距0.1-1n测定

几乎全部标定，采用单色滤波，测试含Cu试样时有高的荧光背底；如采用Kβ滤波，不适用于Fe系试样的测定。

Co

Fe试样的衍射线强，如采用Kβ滤波，背底高

最适宜于用单色器方法测定Fe系试样

Fe

Fe试样背底小

最适宜于用滤波片方法测定Fe系试样

Cr

波长长

包括Fe试样的应用测定，利用PSPC-MDG的微区测定

Mo

波长短

奥氏体相的定量分析，金属箔的透射方法测量（小角散射等）

W

连续X射线

单晶的劳厄照相测定

3

XRD基本理论基础

(1)X射线衍射

X射线衍射作为一电磁波投射到晶体中时，会受到晶体中原子的散射，而散射波就像从原子中心发出，每个原子中心发出的散射波类似于源球面波。由于原子在晶体中是周期排列的，这些散射球波之间存在固定的相位关系，会导致在某些散射方向的球面波相互加强，而在某些方向上相互抵消，从而出现衍射现象。

每种晶体内部的原子排列方式是唯一的，因此对应的衍射花样是唯一的，类似于人的指纹，因此可以进行物相分析。其中，衍射花样中衍射线的分布规律是由晶胞的大小、形状和位向决定。衍射线的强度是由原子的种类和它们在晶胞中的位置决定。

图片

X射线穿过晶体产生衍射

(2)布拉格方程——XRD理论的基石

布拉格方程是X射线在晶体中产生衍射需要满足的基本条件，其反映了衍射线方向和晶体结构之间的关系。

图片

布拉格方程：2dsinθ=nλ

其中，θ为入射角、d为晶面间距、n为衍射级数、λ为入射线波长，2θ为衍射角

注意：

（a）凡是满足布拉格方程式的方向上的所有晶面上的所有原子衍射波位相完全相同，其振幅互相加强。这样，在2θ方向上面就会出现衍射线，而在其他地方互相抵消，X射线的强度减弱或者等于零

（b）X射线的反射角不同于可见光的反射角，X射线的入射角与反射角的夹角永远是2θ。

（3）谢乐公式——测晶粒度的理论基础

X射线的衍射谱带的宽化程度和晶粒的尺寸有关，晶粒越小，其衍射线将变得弥散而宽化。谢乐公式又称Scherrer公式描述晶粒尺寸与衍射峰半峰宽之间的关系。

图片

K为cherrer常数，B为衍射峰半宽高，K=0.89，若B为衍射峰积分宽度，k=1

θ为衍射角、λ为x射线波长，d为垂直于晶面方向的平均厚度

注意：利用该方程计算平均粒度需要注意：

（1）为半峰宽度，即衍射强度为极大值一半处的宽度，单位为弧度

（2）测定范围3-200nm

4

XRD原理常见疑难问答

（1）在做Ｘ射线衍射时，如果选用不同的阳极靶材，例如用铜靶或者钴靶，得到的衍射谱图会一样吗？如果不同的话，峰的位置和强度有啥变化吗？有规律吗？

不同的靶，其X射线特征波长不同，根据布拉格方程2dsinθ=nλ，某一间距为d的晶面族其衍射角将不同, 各间距值的晶面族的衍射角将表现出有规律的改变。因此，使用不同靶材的X射线管所得到的衍射图上的衍射峰的位置是不相同的，衍射峰位置的变化是有规律的。（每种晶体结构的晶面间距d是固定的，与何种靶材X射线管无关）

衍射图上衍射峰间的相对强度主要决定于晶体的结构，但是由于样品的吸收性质也和入射线的波长有关。因此同一样品用不同靶所取得的图谱上衍射峰间的相对强度会稍有差别，与靶材有关。

（2）获得了一批Co合金试样的XRD衍射数据，试样中Co含量超过95%。试样的谱线均在纯钴谱线左侧，低角度谱线偏离0.2度左右，高角度谱线偏离0.3-0.4度左右。请问它们是第二相固溶引起的吗？它们与固溶程度有什么定性和定量的关系？

根据布拉格公式，峰位置向左偏移，相当于d值变大了，反映其晶胞参数变大了，说明在Co的晶格中渗入了其他的原子。另外，没有出现新的衍射峰，说明是铝的无序固溶体，保持着纯铝的晶体结构。

（3）已知X射线衍射数据，如何计算晶粒尺寸晶格常数和畸变？

根据衍射峰的峰形数据可以计算晶粒尺寸晶格常数和畸变。在衍射峰的宽化仅由于晶粒的细小产生的情况下，根据衍射峰的宽化量应用Scherrer公式便可以估算晶粒在该衍射方向上的厚度。

5

常用XRD参考书籍及分析软件

参考书籍：黄继武等主编《多晶材料X射线衍射：实验原理、方法与应用》；廖立兵等主编《X射线衍射方法与应用》等

分析软件：Jade5.0

五、xrd和sem的原理与区别？

SEM，EDS，XRD的区别，SEM是扫描电镜，EDS是扫描电镜上配搭的一个用于微区分析成分的配件——能谱仪，是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。XRD是X射线衍射仪，是用于物相分析的检测设备。

SEM用于观察标本的表面结构，其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样 品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。

EDS的原理是各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。

XRD是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析，定性分析，定量分析。

说简单点，SEM是用来看微观形貌的，观察表面的形态、断口、微裂纹等等；EDS则是检测元素及其分布，但是H元素不能检测；XRD观察的是组织结构，可以测各个相的比例、晶体结构等。

六、SEM、TEM、XRD原理及区别？

xrd是x射线衍射，可以分析物相，SEM是扫描电镜，主要是观察显微组织，TEM是透射电镜，主要观察超限微结构。

AES是指能谱，主要分析浓度分布。

STM扫描隧道显微镜，也是观察超微结构的。

AFM是原子力显微镜，主要是观察表面形貌用的-----回答的不是很全。

七、xrd原理、相关公式以及应用？

原理：X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。

公式：满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=nλ

应用：已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。

八、请教XRD分析与XRF分析的异同？从原理？

1，用途不同。XRD是x射线衍射光谱，（X－ray diffraction analysis)是用于测定晶体的结构的，而XRF是x射线荧光发射谱，（X－ray fluorescence analysis)主要用于元素的定性、定量分析的，一般测定原子序数小于Na的元素，定量测定的浓度范围是常量、微量、痕量。2，原理上的差别：XRD是以X射线的相干散射为基础，以布拉格公式2d sinθ=nλ、晶体理论、倒易点阵厄瓦尔德图解为主要原理的；XRF则是以莫斯莱定律(1/λ)1/2=k(Z-S)，k,S是与线性有关的常数。

因此，得出不同元素具有不同的X射线（即特征线）为基础对元素定性、定量分析的。

九、xrd衍射仪收集衍射数据的原理和方式？

X射线也是一种电磁波，即光，虽然根据其波长范围有硬软X射线之分，但用于晶体结构测定的X射线都是硬X射线，其波长与晶体中原子间距离处于同一数量级上[10^(-10)m]。

当光照射到尺度与其波长相近，甚至更小的狭缝时，会产生绕过现象，即衍射，光子的叠加根据位相原理进行，位相相同时加强，相反时相消，形成衍射环状图案，根据环的位置和距离可以判断狭缝的尺度。

在晶体中，原子、离子或分子的空间排布也是高度有序的，不同方向原子构建同平面的原子层，称为晶面，同一方向上，晶面之间有固定的距离，沿该方向用X光照射时产生固定的衍射环，如果改变入射角度，则对应不同晶面，分别产生不同的衍射环。从而确定各个晶面间距。

由于不同晶体，其原子、离子和分子的排列方式不同，对称性不同，与X射线作用强弱不同，而产生差异，以此来确定晶体的组成和结构。

当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。这就是X射线衍射的基本原理。

十、XRD分析中的XRD事什么意思？

XRD分析中的XRD事是说你可以参看一下XRD世界网，那里有专业的解释XRD是英文X-raydiffraction或者X-RayDiffractometer的缩写，即X射线衍射，或X射线衍射仪。我们经常也把X射线衍射分析技术也直接称为XRD分析，或简称为XRD。XRD分析手段有很2种，分单晶X射线衍射法，多晶X射线衍射法。对应地，所用的XRD设备，也分为单晶衍射仪和多晶衍射仪。