中文名 | 粘土礦物混層X(jué)射線(xiàn)衍射圖的理論計(jì)算與應(yīng)用 | 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 王河錦 |
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項(xiàng)目類(lèi)別 | 面上項(xiàng)目 | 依托單位 | 北京大學(xué) |
粘土礦物混層鑒定主要依據(jù)與已有衍射圖或NewMod軟件計(jì)算衍射圖及其數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行。目前僅美、俄和法國(guó)學(xué)者完成了粘土礦物混層的理論計(jì)算(都未公開(kāi)核心算法)。美國(guó)學(xué)者Reynolds歷經(jīng)30年的努力在美國(guó)科學(xué)基金的資助下于1985年最先完成混層的理論計(jì)算并編輯了NewMod軟件而據(jù)領(lǐng)先地位。其他學(xué)者可購(gòu)買(mǎi)NewMod或使用已有數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。本申請(qǐng)根據(jù)衍射圖由d值和強(qiáng)度二要素構(gòu)成原理,從粘土礦物混層衍射角與衍射強(qiáng)度受層結(jié)構(gòu)、角度極化和干擾諸因子影響的定量關(guān)系式及申請(qǐng)者提出的測(cè)量條件與衍射峰形態(tài)的關(guān)系出發(fā),擬完成具有實(shí)驗(yàn)波動(dòng)曲線(xiàn)的粘土礦物混層衍射圖的理論計(jì)算,使計(jì)算的混層衍射圖可與實(shí)驗(yàn)衍射圖直接對(duì)比,克服NewMod的這一缺點(diǎn),并通過(guò)與各種已有和采集的混層樣品在各種實(shí)驗(yàn)條件下所測(cè)試衍射圖的對(duì)比進(jìn)行驗(yàn)證,由此達(dá)到計(jì)算具有實(shí)驗(yàn)條件的粘土礦物混層衍射圖并用于粘土礦物混層鑒定的目的。趕超世界先進(jìn)水平。
批準(zhǔn)號(hào) |
40872034 |
項(xiàng)目名稱(chēng) |
粘土礦物混層X(jué)射線(xiàn)衍射圖的理論計(jì)算與應(yīng)用 |
項(xiàng)目類(lèi)別 |
面上項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
D0203 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
王河錦 |
負(fù)責(zé)人職稱(chēng) |
教授 |
依托單位 |
北京大學(xué) |
研究期限 |
2009-01-01 至 2009-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
17(萬(wàn)元) |
粘土礦物分析是對(duì)粒徑小于0.01毫米(粘土)的碎屑礦物進(jìn)行定性和定量分析的方法。該種分析方法包括有:染色分析、X射線(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)分析、X射線(xiàn)衍射分析、差熱分析、光譜分析、激光顯微光譜分析、電子顯微鏡分析、...
X射線(xiàn)衍射儀與X射線(xiàn)熒光光譜儀的區(qū)別?
x射線(xiàn)熒光和x射線(xiàn)衍射的區(qū)別在于前者是對(duì)材料進(jìn)行成份分析的儀器,而后者則主要是對(duì)材料進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析以便確定其物理性狀的設(shè)備。
X射線(xiàn)衍射儀與X射線(xiàn)熒光光譜儀的區(qū)別?
X射線(xiàn)衍射儀(XRD)是礦物學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的主要儀器,用于對(duì)結(jié)晶物質(zhì)的定性和定量分析。X射線(xiàn)熒光光譜儀(XRF)是通過(guò)測(cè)定二次熒光的能量來(lái)分辨元素的,可做定量或定性分析。兩種儀器構(gòu)造與使用對(duì)象不同,XR...
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M-I1)混層礦物的鑒別和混合層中I百分含量的測(cè)定,是從成巖作用出發(fā)研究石油生成、運(yùn)移的一項(xiàng)重要工作。 泥巖中M-I混層礦物分析,最常用的一種分析方法是x射線(xiàn)粉末衍射法,但此法在某些方面尚存在問(wèn)題。我們采用掃描電鏡在觀(guān)察形貌同時(shí)用x射線(xiàn)能量色散分析對(duì)M-混層礦物進(jìn)行鑒別和比值測(cè)定,得到較好的效果。 泥巖在成巖作用期間,由于溫度的變化,使有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)成分發(fā)生了轉(zhuǎn)化。A·EI福斯科羅斯等(1976年)研究粘土成巖階段的礦物學(xué)和化學(xué)指標(biāo)與有機(jī)質(zhì)R~0和烴類(lèi)的形成建立相互關(guān)系,80年他們又研究了砂巖自生粘土中混層礦物的形成與石油的生成以及排烴時(shí)間是一致的。
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粘土礦物與斜坡失穩(wěn)——作為微米級(jí)材料,粘土礦物的單晶尺寸及特殊晶體結(jié)構(gòu)使其集合體一粘土呈現(xiàn)低滲透性、分散一凝絮性及 粘滯性等重要工程特性。除沉積巖斜坡含粘土礦物外,76%以上的斜坡巖石造巖礦物還可形成次生粘土礦物。粘 土礦物廣泛分布于原生沉積巖、...
X 射線(xiàn)衍射技術(shù)已經(jīng)成為最基本、最重要的一種結(jié)構(gòu)測(cè)試手段,其主要應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:
物相分析是X射線(xiàn)衍射在金屬中用得最多的方面,分定性分析和定量分析。前者把對(duì)材料測(cè)得的點(diǎn)陣平面間距及衍射強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)物相的衍射數(shù)據(jù)相比較,確定材料中存在的物相;后者則根據(jù)衍射花樣的強(qiáng)度,確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關(guān)系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應(yīng)用。
結(jié)晶度定義為結(jié)晶部分重量與總的試樣重量之比的百分?jǐn)?shù)。非晶態(tài)合金應(yīng)用非常廣泛,如軟磁材料等,而結(jié)晶度直接影響材料的性能,因此結(jié)晶度的測(cè)定就顯得尤為重要了。測(cè)定結(jié)晶度的方法很多,但不論哪種方法都是根據(jù)結(jié)晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。
精密測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線(xiàn)的測(cè)定。溶解度的變化往往引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化;當(dāng)達(dá)到溶解限后,溶質(zhì)的繼續(xù)增加引起新相的析出,不再引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化。這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為溶解限。另外點(diǎn)陣常數(shù)的精密測(cè)定可得到單位晶胞原子數(shù),從而確定固溶體類(lèi)型;還可以計(jì)算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理常數(shù)。
基本構(gòu)成
(1) 高穩(wěn)定度X射線(xiàn)源 提供測(cè)量所需的X射線(xiàn), 改變X射線(xiàn)管陽(yáng)極靶材質(zhì)可改變X射線(xiàn)的波長(zhǎng), 調(diào)節(jié)陽(yáng)極電壓可控制X射線(xiàn)源的強(qiáng)度。
(2) 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
(3) 射線(xiàn)檢測(cè)器 檢測(cè)衍射強(qiáng)度或同時(shí)檢測(cè)衍射方向, 通過(guò)儀器測(cè)量記錄系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。
(4) 衍射圖的處理分析系統(tǒng) 現(xiàn)代X射線(xiàn)衍射儀都附帶安裝有專(zhuān)用衍射圖處理分析軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 它們的特點(diǎn)是自動(dòng)化和智能化。
油田錄井
Olympus便攜式X 射線(xiàn)衍射儀BTX可能直接分析出巖石的礦物組成及相對(duì)含量,并形成了定性、定量的巖性識(shí)別方法,為錄井隨鉆巖性快速識(shí)別、建立地質(zhì)剖面提供了技術(shù)保障。
每種礦物都具有其特定的X 射線(xiàn)衍射圖譜,樣品中某種礦物含量與其衍射峰和強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系。在混合物中,一種物質(zhì)成分的衍射圖譜與其他物質(zhì)成分的存在與否無(wú)關(guān),這就是X 射線(xiàn)衍射做相定量分析的基礎(chǔ)。X 射線(xiàn)衍射是晶體的"指紋",不同的物質(zhì)具有不同的X 射線(xiàn)衍射特征峰值(點(diǎn)陣類(lèi)型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的數(shù)目、位置等),結(jié)構(gòu)參數(shù)不同則X 射線(xiàn)衍射線(xiàn)位置與強(qiáng)度也就各不相同,所以通過(guò)比較X 射線(xiàn)衍射線(xiàn)位置與強(qiáng)度可區(qū)分出不同的礦物成分。X 射線(xiàn)衍射儀主要采集的是地層中各種礦物的相對(duì)含量,并系統(tǒng)采集各種礦物的標(biāo)準(zhǔn)圖譜,包括石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、方解石、白云石、黃鐵礦等近30 種礦物成分,通過(guò)礦物成分的相對(duì)含量就可以確定巖石巖性,為現(xiàn)場(chǎng)巖性定名提供定量化的參考依據(jù),提高特殊鉆井條件下巖性識(shí)別準(zhǔn)確度。
當(dāng)一束單色X射線(xiàn)入射到晶體時(shí),由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成,這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線(xiàn)波長(zhǎng)有相同數(shù)量級(jí),故由不同原子散射的X射線(xiàn)相互干涉,在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線(xiàn)衍射,衍射線(xiàn)在空間分布的方位和強(qiáng)度,與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這就是X射線(xiàn)衍射的基本原理。
1913年英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ),不僅成功地測(cè)定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu),并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式──布拉格方程:2dsinθ=nλ
式中d為晶面間距;n為反射級(jí)數(shù);θ為掠射角;λ為X射線(xiàn)的波長(zhǎng)。布拉格方程是X射線(xiàn)衍射分析的根本依據(jù)。
Darwin的理論稱(chēng)為X射線(xiàn)衍射運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。該理論把衍射現(xiàn)象作為三維Frannhofer衍射問(wèn)題來(lái)處理,認(rèn)為晶體的每個(gè)體積元的散射與其它體積元的散射無(wú)關(guān),而且散射線(xiàn)通過(guò)晶體時(shí)不會(huì)再被散射。雖然這樣處理可以得出足夠精確的衍射方向,也能得出衍射強(qiáng)度,但運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的根本性假設(shè)并不完全合理。因?yàn)樯⑸渚€(xiàn)在晶體內(nèi)一定會(huì)被再次散射,除了與原射線(xiàn)相結(jié)合外,散射線(xiàn)之間也能相互結(jié)合。Darwin不久以后就認(rèn)識(shí)到這點(diǎn),并在他的理論中作出了多重散射修正。
Ewald的理論稱(chēng)為動(dòng)力學(xué)理論。該理論考慮到了晶體內(nèi)所有波的相互作用,認(rèn)為入射線(xiàn)與衍射線(xiàn)在晶體內(nèi)相干地結(jié)合,而且能來(lái)回地交換能量。兩種理論對(duì)細(xì)小的晶體粉末得到的強(qiáng)度公式相同,而對(duì)大塊完整的晶體,則必須采用動(dòng)力學(xué)理論才能得出正確的結(jié)果。