物相定量分析方法在线视频

同学们好

先来考考大家一个问题

假如我们想了解

粘土矿物中α-SiO2的含量

淬火钢中奥氏体的含量

或者α-Al2O3粉体中

残余γ-Al2O3的含量

可以用什么分析方法呢

是的

可以用XRD方法进行

物相的定量分析

本章的重点内容包括了

（1）XRD物相定量分析概念与原理

（2）几种常用的物相定量分析方法

包括内标法、K值法

绝热法、任意内标法

首先来看XRD物相

定量分析的定义与原理

其定义是用X射线衍射方法测定样品中

各种物相的相对含量

其原理是

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

我们在“衍射数据”那一节里学过了

单一粉晶物相在hkl方向衍射

积分强度表达式

我们将前五项简化为D

再用C=D/2代之

则强度表达式可简化为

将上述公式中的体积V

换算成质量分数xj

线吸收系数U折算成

质量吸收系数μm

则多相混合物中第j相的

某条衍射线强度Ij可计算为

如公式所示

若试样中有n相

μm就可以是这n个相当中每一个相

质量吸收系数的求和

若试样中有A、B两相

则XA+XB=1

若A、B两相为同质多晶体

则μmA=μmB=μm

因为质量吸收系数

与元素的结合状态无关

这时IA与XA成线性关系

对于多相物质

由于各物相的质量吸收系数不同

Ij与xj不成线性关系

这种由于基体吸收引起的Ij

与xj不成线性的现象称基体吸收效应

简称基体效应

多项混合试样的各种定量分析的

关键问题是处理试样吸收的影响

解决好基体效应

我们首先来了解内标法

内标法就是在试样中加入

某种纯物质s相作为标准物质来帮助分析

以求得原试样内各物相含量的方法

内标物应是试样中没有的纯物质

对称性高、成分简单、易获得

该方法需要先制定

被测物相与内标物的标准曲线

(1)Ij/Is值不会随样品组成

或实验条件的不同而产生误差

（2）必须根据实际情况选择内标物

需配制多个二元标准混合样

且内标物加量严格一致

下面我们通过一个例题

来了解内标法的应用

以萤石为标准物

用内标法测定碳酸盐岩石中白云石

方解石和石英含量

具体方法步骤如下

（1）将样品充分研磨

过320目筛

并缩分为4g

（2）称0.4g已通过320目筛的

纯萤石粉末作为标准物

使之与未知样品均匀混合

（3）用衍射仪法

测定各物相和标准物的

一个特定衍射峰强度

本例题中分别选用石英3.34

萤石3.16、方解石3.04

白云石2.88的衍射峰

强度测定一般可用峰高强度

精确测定时用积分强度

（4）分别计算每一物相和内标物的

特定衍射峰强度比

（5）根据各物质与萤石的标准曲线

分别直接读出白云石

方解石和石英的百分含量

再求出各物相在原混合物中的含量

各种物质与萤石的标准曲线如图所示

实线是各测点的拟合线

虚线是相对于实线

具有95%的可信范围

如若测得样品中石英

与萤石的强度比为2.2

则在石英与萤石的标准曲线上的

纵坐标处找到2.2

平行于横坐标划线与标准曲线的交点

可得到石英含量的数值范围

内标物的选择要求是

（1）化学性质稳定

成分和晶体结构简单

（2） 衍射线少而强

尽量不与其他衍射线重叠

而又尽量靠近待测物相

参加定量计算的衍射线

（3）常用的内标物质有

NaCl、MgO、SiO2、KCl

CaF2、KBr、α-Al2O3

内标法适用于多相体系

标准曲线对成分不同的

试样组成均适用

具有普适性

但要求测试条件与做标准曲线时相同

接下来我们来看K值法

也称基体清洗法

它是将刚玉α-AL2O3作为

内标物或称清洗剂

K值法的表达式为

式中K值仅与两项的密度

与衍射角有关

与相的含量无关

该方法可用于

任何多相混合物的定量分析

哪怕含有混合物当中含有非晶体也可以

是应用最广泛的方法

在测试时仍需要

添加标准物质α-AL2O3

用实验求K值的求法

先配一个二元系标准试样

使刚玉与待测j相的纯样

各以50%重量比混合

在同一实验条件下

测定混合试样中j相和刚玉的

某一条较强衍射线强度

有Kcj=Ij/Ic

有时候也可以通过查阅

标准卡片来获得此参数

从而减少实验工作量

下面我们通过一个例题

来了解K值法的应用

例2

在由ZnO、KCl

LiF组成的三相混合物中

加入一定量刚玉粉作为标准物

所得实验数据和计算结果见表7-1与表7-2中

如表7-1所示

ZnO、KCl、LiF分别与刚玉各50%混合时

测得的K值分别为4.35,3.88,1.32

根据混有刚玉的新混合物中

各物相与刚玉衍射峰的强度比值

根据K值法的计算公式

可分别计算出新混合物中ZnO、KCl

LiF的含量

再计算出原混合物中各自的含量

再看例3

ZnO、TiO2（金红石）、BaSO4

SiO2（非晶相）组成的四相混合物

以刚玉为标准物

添加19.90%的刚玉

各衍射峰强度数据如表所示

通过K值法

可分别计算出各自的含量

由以上实例可见

K值法除了不需要配置一系列标准试样

不必绘制标准曲线之外

还因所需测定的数据是由

同一次扫描过程获得的

所以使来自仪器和样品制备的误差

减至最小程度

而且

即使原待测样品中含有非晶相

也仍然适用

绝热法（自清洗法）是在K值法的基础上

提出不掺参比物

直接从混合物衍射强度分布曲线上

求各组分的含量

该方法的前提是

混合物中不能有非晶相

总结各种方法的特点如下

（1）内标法

需加入内标物S相

Ij /Is不随样品组成

或试验条件的不同而产生误差

需配制一系列（至少3个）纯j相

与纯S相的混合标准样

绘制标准曲线

纯样品的获得有时比较麻烦

（2）K值法

参比强度Kjc为一常数

只需配制一个二元标准样

具有普适性

而且也可以通过查标准的卡片

卡片来获得这个参数

有非晶体存在时也适用

（3）绝热法

不需添加标准物

当物相的衍射峰与刚玉的衍射峰

重叠时更适用

当样品中存在非晶体时不适用

物相定量分析中应注意的问题

（1）标样的选择

良好的稳定性

不产生K系荧光

衍射峰较少

衍射强度较强

吸收系数与被测物尽量接近

这样的标准物质

加入量适当（10％～30％）

（2）样品的制备需保证各种样品粒度相近

混样均匀装样方式一致

（3）实验条件的选择

保持标准曲线制作时的检测条件

与混合样检测条件的一致性

选用的衍射峰尽量是角度范围较接近

又不互相重叠的强线

（4）保证衍射强度的测量精度

建议用步进扫描来获取

衍射峰的强度数据

好

关于X射线的内容我们就学习到这里

谢谢大家