Фазовый качественный и/или количественный анализ – идентификация различных кристаллических фаз и определение их относительных концентраций в смесях на основе анализа дифракционной картины, регистрируемой от исследуемых порошковых образцов.Прецизионное определение параметров элементарной ячейки известного вещества с целью обнаружения изоморфных примесей; индицирование рентгенограмм, определение параметров и возможной пространственной группы для новых соединений.
Качественный фазовый анализ проводят сравнением экспериментальных значений межплоскостных расстояний и относительных интенсивностей с эталонными рентгенограммами, так как каждое вещество имеет свою "картину" расположения линий на рентгенограмме. Качественный фазовый анализ позволяет разделять и идентифицировать отдельные фазы гетерогенной системы. Объектами исследования в фазовом анализе являются металлы, сплавы, химические соединения, минералы, руды. С помощью рентгенофазового анализа можно определить состав неметаллических включений в металлах (оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов), распределение легирующих элементов в многофазных сплавах. Широкое применение рентгенофазового анализа объясняется хорошо разработанной теорией, простотой приготовления образцов, относительной экспрессностью получения качественных результатов, сохранением образцов без изменения после исследования, возможностью использования поликристаллического материала, возможностью массовых измерений, возможностью различения полиморфных модификаций, возможностью получения из экспериментальной дифрактограммы, наряду с данными о фазовом составе, данных о структурных характеристиках отдельных фаз и их количестве.
Количественный фазовый анализ является вторым этапом, когда качественный фазовый состав известен. Количественный рентгеновский фазовый анализ основан на зависимости интенсивности дифракционных отражений от содержания фазы в исследуемом многофазном поликристаллическом образце. Однако даже при одинаковом содержании определяемой фазы интенсивность дифракционного отражения будет меняться в зависимости от величины среднего коэффициента поглощения рентгеновских лучей в образце. Поэтому необходимо либо найти эту зависимость и определить коэффициент поглощения образца, либо использовать методы, позволяющие устранить влияние фактора поглощения. Известно несколько методов количественного фазового анализа:
- - метод подмешивания основан на сравнении интенсивностей линий на дифрактограмме, принадлежащих определяемой фазе, с интенсивностями линий для эталонного вещества, количество которого в смеси заранее задано;
- - метод независимого эталона, при котором последовательно проводят съемку образца и эталона;
- - метод гомологических пар – получение серии рентгенограмм смесей или сплавов и нахождение на них линий различных фаз одинаковой интенсивности;
- - метод наложения состоит в сравнении рентгенограмм исследуемого образца и рентгенограмм отдельных составляющих в чистом виде;
- - метод съемки без эталона основан на том, что интенсивность линий на рентгенограммах фаз пропорциональна объемному содержанию фазы, и измеряя абсолютную интенсивность линий каждой фазы на рентгенограмме или отношение интенсивностей линий различных фаз, можно определить концентрацию каждой фазы.
Полнопрофильный анализ рентгенограммы порошкового образца, включающий прецизионное определение параметров ячейки, количественный анализ многофазных смесей, уточнение кристаллической структуры (координат, заселенностей позиций атомов), определение размера частиц и микронапряжений, учет текстуры и т.д.
Обзоры и методики
В разработке.
- - Качественный фазовый анализ, подготовка образца.
- - О количественном фазовом анализе.
- - Фазовый качественный и/или количественный анализ в применении к глинистым минералам.
- - Фазовый качественный и/или количественный анализ в применении к цементам и бетонам.
Оборудование
- - Дифрактометр высокого разрешения Rigaku "Ultima IV".
- - Настольные порошковые дифрактометры Bruker "D2 Phaser".
- - Настольные порошковые дифрактометры учебных лабораторий Rigaku "MiniFlex II".
Формы представления результатов исследований
1. Исходные данные первичной обработки рентгеновского спектра для проведения фазового качественного и/или количественного анализов (таблицы углов отражения и интенсивностей дифракционных максимумов) и массив экспериментальных данных в текстовом формате (*.ASC - угол дифракции 2Theta / интенсивность). В этом случае качественный (количественный) анализ проводится пользователем ресурсного центра самостоятельно с использованием имеющихся в РЦ оригинальных пакетов программ и базы дифракционных данных "Powder Diffraction File" (PDF) (по желанию пользователя).
2. Данные профильного анализа, включающие определение полуширины дифракционных максимумов для расчета размера частиц порошкового образца, прецизионное определение параметров ячейки известного вещества с целью определения наличия изоморфных примесей, индицирование рентгенограммы, определение параметров и возможной пространственной группы для новых соединений (минералов). В этом случае расчеты выполняются специалистом ресурсного центра или пользователем (по желанию) с использованием имеющихся в РЦ оригинальных пакетов программ и базы дифракционных данных "Powder Diffraction File" (PDF).
3. Данные полнопрофильного анализа, включающего уточнение (в отдельных случаях определение ab initio) структуры кристаллического вещества на порошковом образце (кристаллографические данные, координаты и параметры смещения атомов, длины и углы связей в формате Crystallographic Information File (*.CIF), утвержденном Международным Союзом кристаллографов и файл с массивом экспериментальных данных в текстовом формате). В этом случае расчет и уточнение кристаллической структуры проводится специалистами ресурсного центра и предполагает их включение в состав авторского коллектива работы.
4. Предоставляются данные, указанные в п. 3, а также описание основных аспектов кристаллической структуры (включая иллюстративный и табличный материал). Расчеты проводятся специалистами ресурсного центра в случае выполнения совместного проекта или по особому согласованию с пользователем.
