XRD定性定量分析

样品准备须知！！！

如果您的样品需要低温寄送，4℃左右可用冰袋寄送（冰袋需自备），-20℃和-80℃请干冰寄送；

亲爱的同学您好！请您仔细阅读以下条款，有问题及时和工作人员联系确认，下单即表示同意以下条款！！

1、样品要求：

粉末样品：请准备至少20mg，0.1g以上最好。需要粒度均匀,手摸无颗粒感，面粉质感，送样前请务必轻轻研磨好；

块状样品要求：长宽1-2cm（一般不小于1cm），厚度不超出15mm，若为立方体则平面长宽≤20mm，且厚度范围50um-15mm；需要注明测试面，测试面需要平整光洁。

2、我们提供合理的数据处理结果，保证数据处理的合理性、真实性，但是不一定与您的预期完全一致，请理性对待。

3、晶粒尺寸计算使用谢乐公式，晶粒尺寸计算公式在网页仪器详情中给出。

4、物相鉴定结果给出卡片号，鉴定物相化学式和化学名称，具体形式见仪器详情模板（物相鉴定不适用于MOF/COF材料）。

5、物相鉴定+晶面标注给出的结果是在物相鉴定基础上，加上每个物相对应衍射峰的晶面信息，具体形式见仪器详情模板。

注：结果收到后，请务必及时查看结果，有问题及时反馈，我们的售后周期为分析结果上传后一个月内。

样品测试填写要求注意事项

数据数量：

填写需要测试样品的数量

样品编号：

请输入该组样品编号，以逗号分隔，例如1,2,3

样品名称及制备流程：

样品类别：

例如 高分子材料、橡胶、分子筛、催化剂、电池、半导体等等

分析要求：

重点关注/预期分析结果：

测试条件：

XRD-C01（铜靶，5-90°，5°/min）     XRD-C02（铜靶，5-90°，2°/min）

XRD-C03（铜靶，5-90°，1°/min）     XRD-C04（铜靶，5-90°，0.5°/min）

XRD-C05（钴靶，5-90°，5°/min）     XRD-C06（钴靶，5-90°，2°/min）

其他

分析项目（可多选）：XRD-J01（物相鉴定）    XRD-J02（内标定量，K值法）

XRD-J03（内标定量，Rietveld法） XRD-J04（半定量，K值法）

XRD-J05（半定量，Rietveld法） XRD-J06（石墨化度）

XRD-J07（结晶度）                                  

XRD-J08（晶粒尺寸，谢乐公式，默认最高峰）

XRD-J09（位错分析）

其他

上传相关文献资料：

关于分析内容的文献/资料

XRD定性定量分析

项目简介

XRD简介：

说明：多晶结构分析技术-XRD测试分析是测试+分析一体化服务产品，根据样品信息和分析目的综合开发测试方法，从更专业的角度给到更加符合样品实际情况的分析报告。报告内容包括测试参数、测试方法、分析方法简介、分析结果和扩展资料。如有疑问，请联系佳佳老师15710567118；菡老师13520903432

技术简介：X射线衍射仪简称XRD，是对晶体结构进行研究和鉴定的基本手段。X射线是一种电磁波，具有波粒二象性，同时能量高 传播速度快。晶体是一种周期性结构，当其到晶体中时，晶体中的原子会在X射线的作用下做周期性运动，从而会以原子球为单位对外发射次生波，该波的频率与入射X射线一致，这个过程就成为X射线的散射。因为晶体中的原子在空间上呈周期性的规律排布，这些散射球面波之间存在着固定的位相关系，在空间产生干涉，结果导致在某些散射方向的球面波相互加强，某些方向相互抵消，从而出现衍射现象。XRD原理的核心公式是布拉格方程，即nλ=2dsinθ, (n=1, 2, 3…..)，其中，λ, d, θ分别代表了X射线的波长，晶体晶面间距，入射X射线与相应晶面的夹角。该方程被Bragg 父子于1912年发现，并获得诺贝尔物理学奖，布拉格方程将X射线和晶体结构巧妙联系起来，通过布拉格方程，可以用已知波长的X射线去求解晶体晶面间距d，从而获得晶体结构信息，即结构分析；也可以用已知晶面间距的晶体来测量未知X射线的波长，即X射线光谱学。

XRD是一种快速、准确、高效的材料无损检测技术。因为自然界中99%的物质都是晶体，而物质的性能取决于其组成和结构，所以XRD的应用领域极其广泛，在物质结构鉴定和研究中起着决定性的作用。很多行业都能看到XRD的身影，如钢铁、水泥、医药、地质、陶瓷、化工等。XRD一般可以用来

1. 确定物质单胞中各种原子是怎么排列的, 研究材料的一些特殊性质与其原子排列的关系。

2 . 确定物质含有哪些化合物（物相）及物相的含量,相含量对性能起决定性作用。

3. 测定材料的晶胞参数、晶粒大小、微观和宏观应力、织构、结晶度、金属间化合物有序度等。

XRD测试方法汇总：

XRD制样：XRD的制样流程比较简单，粉末样品研磨至200-300目即可，然后将粉末样品置于样品架上，用玻璃片压实压平，与凹槽边缘保持在同一水平线上，放入设备中，然后在电脑上设置好测试角度范围，测试时间（速率），步长即可。块体样品一般顺时针打磨一下，消除择优取向。

测试参数：

仪器型号：日本理学Rigaku Smartlab SE

靶材：铜靶/钴靶

射线：Kα

管电压是40kV，电流是40mA

扫速：0.5-5°/min，测试时间15min-3h

扫描范围：5-90°（120°）

下表是不同靶材的波长和特点

J01-物相鉴定

说明：物相鉴定即确认样品中的晶相（成分），其中，物相是指试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物（也包括单质元素和固溶体）。物相分析可以给出物相的组成和结构。例如，石英SiO2由Si和O组成，石英晶体在不同的热力学条件下也有不同的变体，石英、方石英、鳞石英, 通过物相鉴定可以确认石英的化学式和晶体结构（(β-型，α-型)。

分析方法：一般使用的鉴定软件是JADE或highs core，常用的数据库如ICDD的PDF4+卡片库或PDF5数据库（2024年开始发行）、ICSD无机物库、剑桥结构数据库（CSDS）、晶体学开放数据库（COD）等。

物相鉴定一般有3种方法：

1. 无限制检索法无限制检索就是对图谱不作任何处理，不规定检索卡片库，不作元素限定，检索对象选择为主相。特点：一般可检测出主要的物相在对样品无任何已知信息的情况下，可用再考虑样品受到污染、反应不完全的情况可试用，检索出来的物相可能与实际存在的物相偏差较大，需要其它实验室作进一步证明。

2. 限定样品成份的方法只选样品中的主要元素，只选不多于4个元素，然后尝试非金属元素C,H,O，尝试不同的元素组合，元素越多，检索结果越不准确。

3. 单峰搜索法选择“计算峰面积”按钮(Peak Paint) 按钮，选定一个角度范围进行检索。单峰搜索法检索出来的物相是在指定角度范围内有衍射峰的物相，可以同时选择几个衍射峰，加上其它限定，可以检索出样品中全部物相。

分析案例：

XRD物相鉴定结果包括测试谱线和标准衍射花样的对比效果，PDF卡片号和化学式。

XRD定性分析结果

J02-内标K值法

K值即指等重量的纯物质与内标物（亦称“参比物”或“冲洗剂”）衍射强度的比值。在欲测样品中，加入任意重量的内标物（样品中不含此物相），求出待测物相与内标物衍射强度的比值，利用已知该待测物相的K值，即可计算出其含量。

本方法适用于不含非晶相的样品。将试样放入X射线衍射仪样品载片中，制成试样片，测定试样的X射线衍射图。测量衍射图谱上各种矿物所选定衍射峰的积分强度，用以下计算各种矿物含量。

式中：

X_i
——
i相的质量分数，%；

I_i
——i相的衍射峰强度；

K_i
——i相的K值。

基体清洗法（K值法）

K值法可以用于含有非晶相的样品。

K值的测定方法

将矿物标样或纯矿物与刚玉按重量比1:1混合均匀后上机测试，从衍射图谱上分别测量矿物标样和刚玉选定衍射峰的强度，i矿物的K值计算见公式,重复测量5次，取其平均值。通过搜索PDF卡片也可以查询到矿物的K值。

样品的测定

称取0.9000g试样和0.1000g刚玉置于玛瑙研钵中，立即研磨混匀，制成试样片，测定试样的X射线衍射图。

测量衍射图谱上各种矿物所选定衍射峰的积分强度，用以下公式计算各种矿物含量。如果试样中含有非晶相，其含量为100%减去各结晶相总含量。

式中：

J03-内标Rietveld

说明：Rietveld精修能够提取多晶衍射谱图中的全部信息，越来越成为主流的XRD数据处理方式。通过Rietveld精修，可以获得精确的晶胞参数、晶粒尺寸、微观应变、温度因子、占位率、物相含量等信息。

数据要求：确保衍射图最强峰强度大于10000counts，中等强度的衍射峰强度大于3000counts。

Rietveld精修软件：Rietveld精修软件种类繁多，学术论文中常用的精修软件有GSAS、GSASII、Fullprof、MAUD和TOPAS，部分XRD仪器厂商的数据处理软件也可以完成Rietveld精修。选择适合软件开始精修。

Rietveld精修策略：Rietveld精修过程中，往往需要调整几十个甚至上百个参数，一个基本的策略就是不要同时放开过多的精修参数，这很容易使精修发散。另外就是影响大的因素先精修。

对于初学者建议的顺序如下：标度因子 → 谱图背景 → 晶胞参数
→ 样品偏移
→ 峰形（晶粒尺寸、微观应变、不对称因子等）→ 原子坐标
→ 温度因子
→ 择优取向

→ 透明度 → 原子占位率。

如果存在晶粒尺寸各向异性，则需要选择合适的模型处理，部分精修软件不能处理晶粒尺寸各向异性。

不要拘泥于上述顺序。Rietveld精修没有必须要遵循的特定步骤，只要精修不发散，任何顺序都是被允许的。

精修过程中，仔细观察计算谱与实测谱的差异，并思考是什么因素导致了拟合不好，这需要使用者对XRD原理和包括空间群在内的晶体学知识有较深刻的理解。

Rietveld精修结果的判断：使用R_wp因子、χ²来监测Rietveld精修过程，在整个精修过程中，这些因子应该一直是下降的（蒙托卡罗模拟过程例外）。通过误差线的平直程度和结构模型的化学合理性来判断Rietveld精修结果的好坏。

精修结果图因为软件不同，有些差异，但是晶体结构信息都是完整的

一般精修图

JADE精修图

J0405半定量分析

说明：半定量与内标定量的主要区别在于半定量其实是无标定量，直接利用计算公式得到各物相含量信息，内标定量需要在制样阶段掺入一定量已知质量的标样，然后再进行测试和分析。

J06-石墨化度

说明：现在动力电池的负极材料以石墨为主，但这个石墨并不是天然石墨，是用无定形碳在高温下烧出来的。无定形碳转变成石墨的“石墨化”过程是一个由非晶向晶体转变的过程，通常用所谓“石墨化度”来表征碳原子接近理想石墨晶体结构的程度。

分析方法：石墨化度使用富兰克林公式计算，其中d(002) 由布拉格公式2dsinθ = λ计算，所以问题转化为怎么把C(002)衍射峰的角度位置测试准确。《GB/T 24533-2019 锂离子电池石墨类负极材料 附录E 》采用的是内标法。由于C(002)和Si(111)出峰角度位置很接近，如下图：

Si(111)峰标准角度位置是28.44°，如果实测Si(111)峰出现在28.36°，那就是Si峰角度偏小了0.08°，我们就认为C(002)峰也偏小了0.08°，就把C(002)峰的实测角度加上0.08°，从而得到准确的C(002)峰角度位置。

这就是所谓的“内标法”，硅粉在这里是作为内标使用的，用来消除制样引入的误差和仪器的离轴误差。因为石墨化度对衍射峰角度位置特别敏感，一点点峰位偏移表现在石墨化度的计算结果上就是1%-2%的差别。

J07-结晶度

相对结晶度的计算采用如下公式

式中：Ic为结晶峰的积分强度，Ia为非晶峰的积分强度；计算过程中，将半高宽（FWHM）大于3°的衍射峰标定为非晶峰。

拟合软件为Jade，将数据导入Jade，对测试范围内的衍射峰进行全谱拟合，使用pseudo-Voigt函数描述衍射峰；对于有PDF的物相，直接使用PDF进行拟合；如无，采用直线背地，寻峰并进行拟合。最终得出结晶峰以及非晶峰积分面积数值，进行结晶度计算。

J08-晶粒尺寸

相对结晶度的计算采用如下公式

式中：Ic为结晶峰的积分强度，Ia为非晶峰的积分强度；计算过程中，将半高宽（FWHM）大于3°的衍射峰标定为非晶峰。

拟合软件为Jade，将数据导入Jade，对测试范围内的衍射峰进行全谱拟合，使用pseudo-Voigt函数描述衍射峰；对于有PDF的物相，直接使用PDF进行拟合；如无，采用直线背地，寻峰并进行拟合。最终得出结晶峰以及非晶峰积分面积数值，进行结晶度计算。

样品要求

1. 样品要求：

粉末样品：请准备至少20mg，0.1g以上最好。需要粒度均匀（粒度在45um左右或过200目筛子），手摸无颗粒感，面粉质感，送样前请务必研磨好；如果因样品量少或粒度不符合要求导致的结果不好，无法提供免费复测；

块状样品要求：长宽1-2cm（一般不小于1cm），厚度不超出15mm，若为立方体则平面长宽≤20mm，且厚度范围50um-15mm；需要注明测试面，测试面需要平整光洁。

液体样品：样品浓度越高越好，只有液体中有晶体存在才可能出峰，液体样品测试难度大且不确定性大，若样品能够被干燥，建议干燥成粉末状态后，选择粉末状态进行测试；若选择液体状态，默认液体直接上机测试。不接受腐蚀性液体。

2. 若样品易吸水，请务必留言备注是否需要抽真空。

3. 其他特殊需要或者有其他疑问请联系工程师。

测试提示：

1.可开正规测试发票，附带测试清单。

2.有腐蚀性，毒性，或其他有危害性等特殊样品要事先告知测试人员，测试人员也要告知样品方哪些样品不能测或会对仪器产生损伤，测试后会对样品产生哪些变化；

3.客户需提供详细的样品资料，包括元素，主要成分和详细测试参数及条件。和测试人员充分讨论，商定最终测试条件；

4.测试人员与顾客通过QQ，微信或邮件沟通，出现测试纠纷，邮件或聊天记录将作为重要的仲裁依据；请加QQ和技术人员交流。QQ：82187958。微信：15071040697

5.杜绝测试、解析和合成违反国家相关法律法规的样品，一经发现将追究其法律责任。