xrd粉末測試樣品的制樣方法

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發(fā)表時間：2022-08-10 15:22作者：鑠思百檢測

常見的制樣方法

XRD的粉末樣品制樣有多種方法，很多文獻及參考資料上都可以查到。今天就簡單說一下

正裝法
背裝法
側(cè)裝法
頂裝法
噴霧干燥法
填料法
其他方法

其中，正裝法和背裝法最常見，其制樣的詳細(xì)過程如圖9和圖10所示。

▲圖9：正裝法制樣過程

▲圖10：背裝法制樣過程

XRD粉末樣品，制備過程中，為了盡可能減小樣品造成的測量誤差，得到最優(yōu)的測試結(jié)果，最好能做到以下幾點：

多種物相混合均勻，使樣品有代表性

樣品表面平整，滿足BB聚焦圓幾何

樣品足夠細(xì)，有足夠多的顆粒被X光照射到

樣品的厚度滿足粉末衍射的要求（相對無限厚），衍射強度準(zhǔn)確

選擇合適的制樣方法，盡量減小或避免擇優(yōu)取向

對于X光吸收系數(shù)很低的材料，薄的樣品可以得到更準(zhǔn)確的峰位

樣品旋轉(zhuǎn)可以增加粉末樣品的統(tǒng)計性。

粉末樣品制備常見的問題

一、顆粒尺寸效應(yīng)

1）樣品顆粒比較大，衍射強度不成比例（強度或高或低，顆粒效應(yīng)），無統(tǒng)計性（如表1所示：（石英（113）反射的典型強度重現(xiàn)性，光源CuKa）：

表1：石英顆粒大小的不同對強度波動的影響

2）樣品混合不均勻，無法代表真實情況：顆粒聚集，分散，物相不均勻

▲圖3：顆粒尺寸效應(yīng)

3）顆粒尺寸過大，將會造成相對強度不準(zhǔn)確，導(dǎo)致定性分析、定量分析以及結(jié)構(gòu)精修都會產(chǎn)生巨大誤差，這時可以通過手工或機器研磨來減小顆粒尺寸，如下圖：

▲圖4：手工研缽研磨

4）需要注意的是，適量研磨即可，如果過度研磨，將會破壞晶體結(jié)構(gòu)，造成衍射峰加寬、重疊，給定性、晶粒尺寸、定量以及結(jié)構(gòu)精修帶來誤差。

2.樣品高度誤差

1）粉末衍射要求樣品表面與聚焦圓相切，如果不滿足，即存在高度誤差，如圖5所示：

▲圖5：樣品高度誤差

2）若存在高度誤差，將會導(dǎo)致峰位變化和峰形的不對稱展寬（如圖6所示），對后續(xù)的數(shù)據(jù)分析帶來誤差，該誤差通常為BB幾何中最大的誤差來源：

定性相分析
定量相分析
指標(biāo)化

▲圖6：石英試樣位移0.2-1.2mm 對峰位的影響

3.擇優(yōu)取向

1）擇優(yōu)取向會造成德拜環(huán)的不連續(xù)

▲圖7：織構(gòu)造成德拜環(huán)不連續(xù)（左圖：理想粉末；右圖：織構(gòu)粉末）

2）擇優(yōu)取向會造成測試強度不準(zhǔn)確，如圖8中（001）衍射峰存在明顯的擇優(yōu)取向，造成測試強度異常增高

▲圖8：(001)衍射峰存在明顯的擇優(yōu)取向

3）克服擇優(yōu)取向沒有通用的方法，根據(jù)實際情況可以采用以下幾種：

使樣品粉末盡可能的細(xì)，裝樣時用篩子篩入，先用小抹刀刀口剁實并盡可能輕壓；
把樣品粉末篩落在傾斜放置的粘有膠的平面上通常也能減少擇優(yōu)取向，但是得到的樣品表面較粗糙；
通過加入各向同性物質(zhì)（如 MgO，CaF2等）與樣品混合均勻，混入物還能起到內(nèi)標(biāo)的作用；
為降低擇優(yōu)取向，可在玻璃與試樣板間放一塊平整的高標(biāo)號金相砂紙。砂紙表面存在幅度很小的凹凸，落入凹陷處的試樣顆粒不易在壓制時改變方向，從而減少了擇優(yōu)取向；
但是，對于一些具有明顯各向異性的晶體樣品，采用上述方法仍不可避免一定程度的擇優(yōu)取向；
反射法通常只能減弱擇優(yōu)取向，消除擇優(yōu)取向需要采用透射法。
4.樣品透明效應(yīng)

1）混合樣品中由于各相吸收系數(shù)差別較大，會造成微吸收效應(yīng)，也叫做樣品透明效應(yīng)。

2）對X射線吸收較弱的材料，比如有機物，主要由輕元素組成，X射線進入樣品深度較深，導(dǎo)致樣品透明誤差增大：峰位偏低，峰形不對稱增加。

3）樣品透明誤差等效于位移誤差。

4）樣品透明效應(yīng)改進方法：薄的樣品可以得到更準(zhǔn)確的峰位

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文章分類：科研設(shè)備

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