Основы рентгеноструктурного анализа

Необходимо, чтобы эталонное вещество удовлетворяло следующим условиям: а) линии эталона не должны совпадать с сильными линиями исследуемой фазы; б) массовый коэффициент поглощения для эталонного вещества должен быть близок к коэффициенту поглощения анализируемого образца μ_обр.; в) размер кристаллитов должен составлять 5-25 мкм.

Эталонное вещество тщательно перемешивают с порошком образца с помощью механической мешалки, затем помещают в жидкость (например, метанол), где он находится во время перемешивания во взвешенном состоянии. По окончании перемешивания, которое может длиться свыше 10 ч, жидкость удаляется испарением.

В ряде случаев вместо эталонного вещества к образцу подмешивают известное количество исследуемой фазы.

Метод подмешивания эталонного вещества.

На рентгенограмме, полученной после  подмешивания эталонного вещества (массовая доля ), интенсивность данной интерференционной линии анализируемой фазы и интенсивность линии эталонного вещества выражаются по формулам:

 

        (2)

 

Отношение выражается следующим образом:

                                                                                                                   (3),

 

где I – интенсивность, f – объемные доли анализируемой фазы(а) и эталонного вещества(s), K - коэффициент, зависит от образца, μ – коэффициент ослабления смеси фаз.

При = const (эталонное вещество подмешивается в определенном массовом отношении) (массовая доля эталонного и анализируемого вещества после смешения) выражается так:

                                                                                                               (4)

 

Измерив отношение , строят градуировочную характеристику. Для сравнения выбирают пару линий с индексами hkl исследуемой фазы и эталонного вещества. После этого находят отношение и определяют , так как известно.

Способ разбавления.

Этот метод основан  на разбавлении пробы нейтральной  средой в n раз с известным массовым коэффициентом поглощения . Концентрация анализируемой фазы при этом уменьшится, и поэтому снизится интенсивность аналитической линии определяемой фазы:

                                                ,                                                 (5)

 

где μ – массовый коэффициент поглощения пробы, – плотность определяемой фазы.

Учитывая, что для смеси  интенсивность линии определяемой фазы равна ), а для чистой фазы ), то решение системы:

 

                                                                        (6)

 

Погрешность в определении  концентрации уменьшается, если пробу  разбавлять средой с большей плотностью.

Метод измерения  массового коэффициента поглощения.

Так как для чистой фазы ), а для смеси ), то

 

                                                                                                                    (7)

 

где μ – коэффициент  поглощения образца,   - коэффициент поглощения i-ой фазы.

Измерив коэффициент поглощения данного образца μ и интенсивность линий i- ой фазы, можно определить ее массовую долю, и тогда находят из однократного измерения на эталонном образце из чистой фазы.

Для экспериментального определения μ используют держатель образца в виде небольшой кюветы, дно которой изготовлено из поликристаллической пластинки, дающей довольно интенсивную дифракционную картину одновременно с дифракционной картиной образца, заполняющего кювету. Поглощение определяется по изменению интенсивности выбранной интерференционной линии (под большим углом) от этой пластины до и после заполнения кюветы анализируемой пробой. Погрешность определения μ этим методом составляет 2 - 3% .

 

 

 

 

 

Приложения

Приложение 1. Блок-схема  рентгеновского дифрактометра.

 

 

Приложение 2. Дифрактограмма от порошкообразной пробы магнетита.

 

Приложение 3. Таблица межплоскостных расстояний  и интенсивности отражений эталона магнетита.

	I,%	hkl		I,%	hkl		I,%	hkl
4,86	30	111	2,425	10	222	1,615	60	511
2,97	60	221	2,097	50	400	1,484	70	440
2,53	100	311	1,714	40	422

 

 

Приложение 4. Пример карточки из таблиц ASTM (для пирита).