| # | hkl | d (Å) | 2θ (°) | B (°) | 强度 |
|---|
Bragg定律:$2d_{hkl}\sin\theta = \lambda$
面间距(立方晶):$$d_{hkl}=\frac{a}{\sqrt{h^2+k^2+l^2}}$$
Scherrer式:$$B = \frac{K\lambda}{L\cos\theta}$$(K=0.9)
选择晶体结构(FCC/BCC/SC/HCP/金刚石),设置X射线波长,实时计算允许反射、d间距、2θ角、Scherrer峰宽。衍射花样可视化。
| # | hkl | d (Å) | 2θ (°) | B (°) | 强度 |
|---|
Bragg定律:$2d_{hkl}\sin\theta = \lambda$
面间距(立方晶):$$d_{hkl}=\frac{a}{\sqrt{h^2+k^2+l^2}}$$
Scherrer式:$$B = \frac{K\lambda}{L\cos\theta}$$(K=0.9)
新材料研发与鉴定:合成出的未知粉末样品通过XRD测量,对比数据库或用本工具计算的结果,可以确定物质的成分和晶体结构。这对新电池材料的纯度评估至关重要。
纳米材料特性评估:利用Scherrer公式评估纳米粒子和薄膜的晶粒尺寸。在催化剂材料中,粒径直接决定性能,XRD衍射峰宽测量是标准手段。
残留应力测量:晶体受应力时格子常数会改变,导致衍射峰位移。精密测量这个位移可以无损评估材料内部的残留应力。焊接部件检测中频繁使用。
薄膜结构分析:评估基底上生长的薄膜的晶体取向和格子常数。半导体工艺中,外延薄膜的质量控制依赖XRD测量。
使用这个工具时,容易踩的坑有几个。首先是混淆"晶格常数a"和"晶粒尺寸L"。晶格常数是相邻原子间的距离(单位胞大小),单位是Å(埃);而晶粒尺寸L是有序结晶区域的广延性,通常以nm(纳米)计。例如,铝的晶格常数约3.6Å,但一个纳米粒子的L可能只有10nm(=100Å),两个完全不同的量级。
其次,Scherrer式不是万能的。改变工具中的L确实会改变峰宽,但实测的峰宽还受仪器分辨率和晶体应变的影响很大。从实验峰宽反推L时,通常需要用"Williamson-Hall作图法"来分离应变的贡献,这不是简单的反演就能解决。
最后,计算出的2θ是理想值。真实测量中,样品吸收、表面粗糙度、仪器零点偏差等都会导致峰位偏移几分之一度。做相定位时,要关注峰的"相对位置关系"而不是绝对值。比如看FCC结构(111)和(200)峰的2θ比例关系,而不是单个峰的精确值。
Fe-γFe钢(FCC结构、a=3.65Å)用Cu Kα(λ=1.5406Å)照射的情况:(111)面的d间距为3.65/√3=2.108Å,2θ=2arcsin(1.5406/2×2.108)≈42.8°出现峰。(200)面d=2.108Å时2θ=50.9°,(220)面d=1.291Å时2θ=73.2°出现。晶粒尺寸50nm时,峰宽B≈0.15°,与Scherrer常数K=0.9的计算相符。