鹅鹅鹅,大家好,我是火星哥,科研小白一枚,今天刚刚搬完砖,好在没有被老板臭骂,接下里就给大家疯狂输出一下,我们在分析材料方面常用到的一种方法——XRD。
制样时必须要格外注意样品的面积、表面洁净度与表面平整程度。例如:非断口的金属块状试样,在做试验前,应该尽可能的磨成平面,并进行简单的抛光,这样不仅能去除金属表面的氧化膜,也可以消除表面应变层。然后再用超声波清洗去除表面的杂质,但要保证试样的面积应大于10mm*10mm。
薄膜试样,其厚度应大于20nm,并在做测试前检验确定基片的取向,如果表面十分不平整,根据真实的情况可以用导电胶或者橡皮泥对样本做固定,并使样品表面尽可能的平整。
片状、圆柱状的试样会存在严重的择优取向,造成衍射强度异常,此时在测试时应合理的选择响应方向平面。
对于断口、裂纹的表面衍射分子,要求端口尽可能的平整并提供断口所含元素。
粉末状的样品比块状的制样更严苛一些,任何一种粉末衍射技术都要求样品是十分细小的粉末颗粒,晶粒大小最好在320目粒度(约40um)的数量级内,同时体积中有足够多数目的晶粒,使试样在受光照的体积中有足够多数目的晶粒。才能满足获得正确的粉末衍射图谱数据的条件。
预处理:研磨(球墨)和过筛:对固体颗粒采用研钵(球磨机)进行研磨,一般对粉末进行持续的研磨至360目的粉末,手摸无颗粒感,认为晶粒大小已经符合要求。
影响测试结果因素,除去样品制备外,就是制片的方法,一般常见的就是涂片法与压片法。
1、涂片法:将样品粉末撒在一片大小约 25×35×1mm的显微镜载片上(撒粉的位置要相当于制样框窗孔位置),然后滴加足够量的丙酮或酒精(与样品互不相溶),使粉末成为薄层浆液状,均匀地涂抹开来,能够形成一个单颗粒层的厚度就可以,待丙酮蒸发后,粉末粘附在玻璃片上,若样品试片需要永久保存,可滴上一滴稀的胶粘剂。
2、压片法:把样品粉末尽可能均匀地洒入(最好是用细筛子—360目筛入)制样框的窗口中,再用小抹刀的刀口轻轻剁紧,使粉末在窗孔内摊匀堆好,然后用小抹刀把粉末轻轻压紧,最后用保险刀片(或载玻片的断口)把多余凸出的粉末削去,然后,小心地把制样框从玻璃平面上拿起,便能得到一个很平的样品粉末的平面。
涂片法与压片法的最大差异为涂片法适用于样品量较少的,避免浪费样品的测试使用。
第二、我们数据处理中,经常会想找不同衍射角对应的晶面,在寻找衍射晶面的前提是图中能找到对应的粉末衍射数据卡,大多数晶体跟着数据卡上的衍射指标就能够找到对应的晶面,然而可能还会有小部分未知晶体的结构图,这样一个时间段就需要求解各衍射线的衍射指标啦,这个对专业需求就更高一些,有能力的各位学霸们能自己使用指标化的工具软件(如 treaor90)尝试。
第三、无论是什么样品什么测试,这个数据结果当然是与样品有最直接的联系。样品中晶粒越小,衍射峰的峰高强度就会慢慢的低,同时峰面积却越来越宽。
所以我们在样品预处理的研磨部分必须要格外注意,磨的越细,散射就越强。但是你磨过头了, 晶体结构被破坏了, 磨成非晶, 衍射能力就没有了。就会造成有些峰消失了,而且相邻较近的衍射峰会由于宽化而相互叠加,最终会变成1 个或几个鼓包。
我详细的给大家介绍一下 Jade软件的基本操作(以Jade 6.0为例)
注意:Jade中的所有按钮都有两种功能。对于命令按钮,单击鼠标左键,一般会直接执行一个命令;单击鼠标右键,则会弹出一个菜单或对话框。
(5)点击命令按钮“Read”,读入文件,结果如图 7所示,图例为导入Sb2O3的xrdml文件。
注意:再次找到放到其他位置的XRD数据文件,依次执行步骤(1)-(4),在步骤(5)中选择命令。
按钮“Add”,就能加入另一个XRD数据文件,图例为添加单质Sb的xrdml文件。
在主工具栏“自动寻峰按钮”处,单击鼠标左键,实现自动寻峰,图例为Sb2O3的自动寻峰;点击鼠标右键,打开寻峰参数设置对话框,选择“Labeling”,在其页面右侧可设置“面间距d值”和“晶粒尺寸“的单位是Å(Angstorm,埃)或nm(纳米)。
如果通过自动寻峰功能没找到你想要的物相和元素,接下来我们就尝试主动寻峰,在编辑工具栏依次进行以下步骤:
(2)在某一个衍射峰下,左键点击,实现手动增加一个峰标记,右键单击,则删除一个寻峰标记。
图谱拟合的含义就是将测量的衍射曲线表示成为一种函数,在作“晶粒尺寸和微观应变测量”等工作前都要经过“图谱拟合”的步骤。在这里主要给大家介绍最实用的单峰拟合。
由于单峰拟合的步骤较多,为方便大家的学习,我们先带大家简单看一下拟合参数对话框,图中标记了三个区域:
(1)峰形函数选择,Jade中有两种峰形函数,分别为pearson-Ⅶ和pesudo-voigt函数;
(2)在初始化位置(Initial Location)处可选择初始化方式:选择“Peak Search”,寻峰结果初始化;而选择“PDF Overlays”物相检索结果初始化。
(5)然后再某个峰下单击,对该峰拟合。再在该峰下中心线处,右键单击,则可取消拟合该峰;
(7)单击“Refine”命令,多次单击直到拟合较好为止,一般右上角的拟合误差R小于5%较合适,也可观察工作窗口中的误差线来判断拟合的好坏。
单击“拟合参数对话框”中的“Report”,弹出“拟合报告窗口”。单击拟合报告窗口中的“Print”命令,可以打印拟合报告。
第五步,就是对我们的分析结果进行整理了,准备发paper用,也可用Origin软件编辑。好的工作需要好的显示,那么你一定需要Jade的打印预览功能。如图所示:
(2)点击窗口左侧“命令”,目的是使测量谱和PDF卡片列在上下两个框图中显示;
好了,今天的分享就结束了,本文是根据自己经验总结而得,我已尽力查找资料以避免可能的错误或误导,如有差错,欢迎各位在评论区留言指正,多多交流,关于XRD的软件如何安装及其详细教程我会下一次分享。
2022.07.08更新一个XRD数据处理的视频,用Origin软件绘图,特别是峰比较杂的时候。欢迎各位一起交流学习。