XRD制样的方法及注意项目.docx

怎样制备XRD样品？字体:小中大 |打印发表于: -10-25 09:55 作者: wtz010 起源: 分析测试百科网查看完整版本请点击这里：怎样制备XRD样品？对于样品准备工作，必需有足够重视。常常因为急于要看到衍射图，或舍不得花必需功夫而马虎地准备样品，这么常会给试验数据带入显著误差甚至无法解释，造成混乱。准备衍射仪用样品试片通常包含两个步骤：首先，需把样品研磨成适合衍射试验用粉末;然后，把样品粉末制成有一个十分平整平面试片。整个过程和以后安装试片、统计衍射谱图整个过程，全部不许可样品组成及其物理化学性质有所改变。确保采样代表性和样品成份可靠性，衍射数据才有意义。1.1 对样品粉末粒度要求任何一个粉末衍射技术全部要求样品是十分细小粉末颗粒，使试样在受光照体积中有足够多数目标晶粒。因为只有这么，才能满足取得正确粉末衍射图谱数据条件：即试样受光照体积中晶粒取向是完全机遇。这么才能确保用摄影法取得相片上衍射环是连续线条;或，才能确保用衍射仪法取得衍射强度值有很好重现性。另外，将样品制成很细粉末颗粒，还有利于抑制因为晶癖带来择优取向;而且在定量解析多相样品衍射强度时，能够忽略消光和微吸收效应对衍射强度影响。所以在正确测定衍射强度工作中(比如相定量测定)十分强调样品颗粒度问题。对于衍射仪(和聚焦摄影法)，试验时试样实际上是不动。即使使用样品旋转器，因为只能使样品在本身平面内旋转，并不能很有效增加样品中晶粒取向随机性，所以衍射仪对样品粉末颗粒尺寸要求比粉末摄影法要求高得多，有时甚至那些能够经过360目(38m)粉末颗粒全部不能符合要求。对于高吸收或颗粒基础是个单晶体颗粒样品，其颗粒大小要求更为严格。比如，石英粉末颗粒大小最少小于5m，同一样品不一样片强度测量平均偏差才能达成1%，颗粒大小若在10m以内，则误差在23%左右。不过若样品本身已处于微晶状态，则为了能制得平滑粉末样面，样品粉末能经过300目便足够了。对于不一样吸收性质粉末，颗粒度能够认为“足够细”尺寸要求是各不相同，因为样品受到X射线照射有效体积和能够忽略样品中微吸收效应颗粒上限全部取决于样品吸收性质。Brindley对此作过具体分析，她在衍射分析中对粉末颗粒度按D值进行分级(为物质线吸收系数，D为晶体平均直径)。细 颗 粒： D 0.01中等颗粒：0.01 D 0.1粗 颗 粒： 0.1 D 1表4-5列出了不一样值物质粉末颗粒分级。在 Brindley分级中，“细”表示大多数颗粒周围吸收性质是均匀，其差异能够忽略(微吸收效应能够忽略);对中等以上颗粒，则需要考虑“微吸收效应”;而“十分粗”样品，衍射实际上只局限在表面一层晶粒，此时，粉末照片开始出现不连续点状线，“粉末吸收效应”等概念失去意义。当晶粒尺寸小于1000埃时，衍射仪就可觉察衍射线宽化(对于粉末摄影法，需晶粒小于200300埃才能观察到宽化)。所以，要测量到良好衍射线，晶粒亦不宜过细，对于粉末衍射仪，适宜晶粒大小应在0.110m数量级范围内。1.2 相关样品试片平面准备粉末衍射仪要求样品试片表面是十分平整平面。试片装上样品台后其平面必需能和衍射仪轴重合，和聚焦圆相切。试片表面和真正平面偏离(表面形状不规则、不平整、凸出或凹下、很毛糙等等)会引发衍射线宽化、位移和使强度产生复杂改变，对光学厚度小(即吸收大)样品其影响更为严重。不过，制取平整表面过程常常轻易引发择优取向，而择优取向存在会严重地影响衍射线强度正确测量。实际试验中，当要求正确测量强度时，通常首先考虑怎样避免择优取向产生而不是追求平整度。通常采取制作衍射仪试片方法全部极难避免在试片平面中造成表层晶粒有某种程度择优取向。多数晶体是各向异性，把它们粉末压入样品框窗孔中很轻易引发择优取向，尤其对那些轻易解理成棒状、鳞片状小晶粒样品，比如云母、黄色氧化铅、- 铝等，对于这类样品，采取一般压入法制作试片，衍射强度测量重现性很差，甚至会得到相对强度大小次序颠倒过来衍射图谱。克服择优取向没有通用方法，依据实际情况能够采取以下多个：使样品粉末尽可能细，装样时用筛子筛入，先用小抹刀刀口剁实并尽可能轻压等等;把样品粉末筛落在倾斜放置粘有胶平面上通常也能降低择优取向，不过得到样品表面较粗糙;或经过加入各向同性物质(如 MgO，CaF2等)和样品混合均匀，混入物还能起到内标作用。不过，对于部分含有显著各向异性晶体样品，采取上述方法仍不可避免一定程度择优取向;而且对于含有十分细小晶粒金属样品，采取形变方法(碾、压等等)把样品制成平板使用时也常常会造成择优取向织构，需要考虑合适退火处理。然而，假如为了研究样品某一特征衍射，择优取向却是十分有用，此时，制样将努力争取使晶粒高度取向，以得到某一晶面最大强度，比如在粘土矿物判定和研究中，001衍射含有尤其价值，故它们X射线衍射分析常在样品晶粒定向集合体上进行，需要制作所谓“定向试片”。查看完整版本请点击这里：怎样制备XRD样品？我也来说两句查看全部回复最新回复 wtz010 (-10-25 09:55:26)1.3 相关样品试片厚度样品对X射线透明度影响，跟样品表面对衍射仪轴偏离所产生影响类似，会引发衍射峰位移和不对称宽化，此误差使衍射峰位移向较低角度，尤其是对线吸收系数值小样品，在低角度区域引发位移(2)会很显著。假如要求正确测量2或要求提升仪器分辨率能力，应该使用薄层粉末样品。通常仪器所附制作样品样品框厚度(1.52 mm)对于全部样品要求均已足够了。1.4 制样技巧对于制样来说没有通用一个方法，通常需依据实际情况有针对性地进行选择。然而不管用何种方法，全部需要满足一个前提条件在制成样品试片直至衍射试验结束整个过程中，必需确保试片上样品组成及其物理化学性质和原样品相同，必需确保样品可靠性。1.4.1 粉末样品制备即使很多固体样品本身已处于微晶状态，但通常却是较粗糙粉末颗粒或是较大集结块，更多数固体样品则是含有或大或小晶粒结晶织构或是能够识别出外形粗晶粒，所以试验时通常需要先加工成适用细粉末。因为大多数固体颗粒是易碎，所以最常见方法是研磨和过筛，只有当样品是十分细粉末，手摸无颗粒感，才能够认为晶粒大小已符合要求。连续在研钵或在球磨中研磨至360目标粉末，能够有效得到足够细颗粒。制备粉末需依据不一样具体情况采取不一样方法。对于部分软而不便研磨物质(无机物或有机物)，能够用干冰或液态空气冷却至低温，使之变脆，然后进行研磨。若样品是部分含有不一样硬度和晶癖物质混合物，研磨时较软或易于解理部分轻易被粉化而包裹较硬部分颗粒，所以需要不停过筛，分出已粉化部分，最终把全部粉末充足混合后再制作试验用试样。样品中不一样组分在各粒度级分中可能有不一样含量，所以对多相样品不能只筛取最细部分来制样(除非是进行分级研究)。假如样品是块状而且是由高度无序取向微晶颗粒组成话，比如一些岩石、金属和蜡和皂类样品，在粉末摄影法中能够直接使用，在衍射仪中也能够直接使用，不过需加工出一个平面。金属和合金样品常可碾压成平板使用，不过在这种冷加工过程中常会引发择优取向，需要考虑合适退火处理。退火时间和温度，以仅发生复原过程为标准。过高退火温度有可能造成重结晶过程发生，一些挥发性组分损失和其它物理化学改变。岩石和金属或合金块内常常可能存在织构，为了结果可靠，还是应该磨成粉末或锉成细屑。锉制金属细屑能够用细整形锉刀，锉刀要清洁，锉时锉程要小，力量要轻，避免样品发烧，制得锉屑还应考虑退火处理以消除锉削过程冷加工带来点阵应力。样品粉末制备方法还能够依据样品物理化学性质来设计，比如NaCl粉末能够利用酒精使NaCl从它饱和溶液中析出措施制得，由此得到样品衍射分析效果极佳。部分样品本身性质会影响衍射图谱，工作时亦应给予注意。比如，有些软晶态物质经长时间研磨后会造成点阵一些破坏，造成衍射峰宽化，此时可采取退火处理;有样品在空气中不稳定，易发生物理化学改变(比如易潮解、风化、氧化、挥发等)，则需有专门制样器具和必需保护、预防方法;对于部分各向异性晶粒，采取混入各向同性物质方法，同时还可进行内标。1.4.2 制作粉末衍射仪试片技巧粉末衍射仪要求样品试片含有一个十分平整平面，而且对平面中晶粒取向常常要求是完全无序，不存在择优取向(在粘土分析中有时又要求制作定向试片)。 制作合乎要求衍射仪试片常见方法通常很细样品粉末(手摸无颗粒感)，如无显著各相异性且在空气中又稳定，则能够用“压片法”来制作试片。先把衍射仪所附制样框用胶纸固定在平滑玻璃片上(如镜面玻璃，显微镜载玻片等)，然后把样品粉末尽可能均匀地洒入(最好是用细筛子360目筛入)制样框窗口中，再用小抹刀刀口轻轻剁紧，使粉末在窗孔内摊匀堆好，然后用小抹刀把粉末轻轻压紧，最终用保险刀片(或载玻片断口)把多出凸出粉末削去，然后，小心地把制样框从玻璃平面上拿起，便能得到一个很平样品粉末平面。此法所需样品粉末量较多，约需0.4cm3。“涂片法”所需样品量最少。把粉末撒在一片大小约 25351mm3显微镜载片上(撒粉位置要相当于制样框窗孔位置)，然后加上足够量丙酮或酒精(假如样品在其中不溶解)，使粉末成为薄层浆液状，均匀地涂布开来，粉末量只需能够形成一个单颗粒层厚度就能够，待丙酮蒸发后，粉末粘附在玻璃片上，可供衍射仪使用，若样品试片需要永久保留，可滴上一滴稀胶粘剂。上述两种方法很简便，最常见，但仍极难避免在样品平面中晶粒会有某种程度择优取向。制备几乎无择优取向样品试片专门方法：喷雾法。把粉末筛到一只玻璃烧杯里，待杯底盖满一薄层粉末后，把塑料胶喷成雾珠落在粉末上，这么，塑料雾珠便会把粉末颗粒敛集成微细团粒，待干燥后，把这些细团粒自烧杯扫出，分离出细于115目标团粒用于制作试片，试片制作类似上述涂片法，把制得细团粒撒在一张涂有胶粘剂载片上，待胶干后，倾去多出颗粒。用喷雾法制得粉末细团粒也能够用常规压片法制成试片。或直接把样品粉末喷落在倾斜放置涂了胶粘剂载片上，得到试片也能大大地克服择优取向，粉末取向无序度要比常规涂片法好得多。塑正当。把样品粉末和可溶性硬塑料混合，用合适溶剂溶解后，使其干固，然后再磨碎成粉。所得粉末可按常规压片法或涂片法制成试片。无择优取向粘土试片制作方法，可参考C.S.Huthison，1974Laboratory Handbook of Petrographic TechniquesP226，上面介绍了四种重现性很好方法。I.Bajwa和D.Jenkins压滤法(Clay Minerals，1978，13，127)效果很好，省时、快捷，制备一个样品通常只需五分钟，但需用一个特制压滤器。上述这些方法也可参考用于制作其它含有强烈择优取向物质试片。