粘土礦物混層X射線衍射圖的理論計算與應用項目摘要

粘土礦物混層鑒定主要依據與已有衍射圖或NewMod軟件計算衍射圖及其數據對比進行。目前僅美、俄和法國學者完成了粘土礦物混層的理論計算（都未公開核心算法）。美國學者Reynolds歷經30年的努力在美國科學基金的資助下于1985年最先完成混層的理論計算并編輯了NewMod軟件而據領先地位。其他學者可購買NewMod或使用已有數據進行研究。本申請根據衍射圖由d值和強度二要素構成原理，從粘土礦物混層衍射角與衍射強度受層結構、角度極化和干擾諸因子影響的定量關系式及申請者提出的測量條件與衍射峰形態(tài)的關系出發(fā)，擬完成具有實驗波動曲線的粘土礦物混層衍射圖的理論計算，使計算的混層衍射圖可與實驗衍射圖直接對比，克服NewMod的這一缺點，并通過與各種已有和采集的混層樣品在各種實驗條件下所測試衍射圖的對比進行驗證，由此達到計算具有實驗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。趕超世界先進水平。

X 射線衍射技術已經成為最基本、最重要的一種結構測試手段，其主要應用主要有以下幾個方面：

X射線衍射物相分析

物相分析是X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標準物相的衍射數據相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關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用。

X射線衍射結晶度的測定

結晶度定義為結晶部分重量與總的試樣重量之比的百分數。非晶態(tài)合金應用非常廣泛，如軟磁材料等，而結晶度直接影響材料的性能，因此結晶度的測定就顯得尤為重要了。測定結晶度的方法很多，但不論哪種方法都是根據結晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。

X射線衍射精密測定點陣參數

精密測定點陣參數 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數的變化；當達到溶解限后，溶質的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點陣常數的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數的精密測定可得到單位晶胞原子數，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數等有用的物理常數。

X射線衍射X射線衍射儀

基本構成

（1） 高穩(wěn)定度X射線源　提供測量所需的X射線, 改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長, 調節(jié)陽極電壓可控制X射線源的強度。

（2） 樣品及樣品位置取向的調整機構系統　樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。

（3） 射線檢測器　檢測衍射強度或同時檢測衍射方向, 通過儀器測量記錄系統或計算機處理系統可以得到多晶衍射圖譜數據。

（4） 衍射圖的處理分析系統　現代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統, 它們的特點是自動化和智能化。

當一束單色X射線入射到晶體時，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射線波長有相同數量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結構密切相關。這就是X射線衍射的基本原理。

X射線衍射布拉格方程

1913年英國物理學家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現的基礎，不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構,并提出了作為晶體衍射基礎的著名公式──布拉格方程：2dsinθ=nλ

式中d為晶面間距；n為反射級數；θ為掠射角；λ為X射線的波長。布拉格方程是X射線衍射分析的根本依據。

X射線衍射運動學衍射理論

Darwin的理論稱為X射線衍射運動學理論。該理論把衍射現象作為三維Frannhofer衍射問題來處理，認為晶體的每個體積元的散射與其它體積元的散射無關，而且散射線通過晶體時不會再被散射。雖然這樣處理可以得出足夠精確的衍射方向，也能得出衍射強度，但運動學理論的根本性假設并不完全合理。因為散射線在晶體內一定會被再次散射，除了與原射線相結合外，散射線之間也能相互結合。Darwin不久以后就認識到這點，并在他的理論中作出了多重散射修正。

X射線衍射動力學衍射理論

Ewald的理論稱為動力學理論。該理論考慮到了晶體內所有波的相互作用，認為入射線與衍射線在晶體內相干地結合，而且能來回地交換能量。兩種理論對細小的晶體粉末得到的強度公式相同，而對大塊完整的晶體，則必須采用動力學理論才能得出正確的結果。