封面圖片：理學Smartlab測得的二維粉末衍射圖，來自英國曼徹斯特大學材料學院

https://xray.materials.manchester.ac.uk/equipment/RigakuSmartLab.html

X射線衍射（X-ray diffraction）技術是一種常用的非破壞性分析技術，可用于揭示物質(zhì)的晶體結構、化學組成以及物理性質(zhì)。該方法是由馬克斯·馮·勞厄（Max von Laue）于1912年發(fā)明的，他也因此獲得了1914年的諾貝爾物理學獎。

自從X射線衍射技術發(fā)明以來，它就被廣泛的應用在各個領域。其在科研領域的應用最為廣泛和深入。日本理學（Rigaku）作為引領X射線衍射設備創(chuàng)新發(fā)展的代表企業(yè)，推出了一系列X射線衍射技術的產(chǎn)品，覆蓋了幾乎所有科研領域。理學的產(chǎn)品在全球范圍具有極高的裝機量和極好的用戶體驗，深受科研工作者的信賴。針對不同的科研需要，您可以選擇對應的型號和個性化的配置。

      一、 樣品的物相分析 

X射線衍射物相分析，是根據(jù)X射線衍射譜圖中衍射線的位置、強度及數(shù)量來鑒定結晶物質(zhì)之物相的方法。物相分析是絕大多數(shù)科研工作者的剛性需求。

物相分析的依據(jù)是X衍射譜圖中衍射線的位置和強度與原子排列周期、物相含量等的關系。衍射線的位置與原子排列周期性有關，而衍射線的強度取決于原子種類、含量、相對位置等信息。對于不同物相，具有特定的X射線衍射譜圖。人們已經(jīng)構建了巨大的數(shù)據(jù)庫，存儲著大量的已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的物相的X射線衍射信息，我們將測試得到的X射線譜圖給出的信息和數(shù)據(jù)庫中的信息進行對比，就可以獲得物相信息。由于物相數(shù)據(jù)庫及其巨大，人工對比將非常困難，計算機檢索已經(jīng)是通用的首選方法。理學的X射線衍射儀都帶有理學開發(fā)的軟件系統(tǒng)，不僅能完成測試，還能分析所得數(shù)據(jù)，輕松獲得物相信息。

X射線衍射定量分析的理論基礎是物質(zhì)參與衍射的體積或重量與其所產(chǎn)生的衍射強度成正比，因此可以通過衍射強度的大小求出混合物中某一物相的體積分數(shù)或質(zhì)量分數(shù)。為了準確的定出目標物相的含量，可以采用外標法、內(nèi)標法、標準加入法、RIR值法等。這些方法也都可以在理學的配套軟件上輕松實現(xiàn)。

理學代表設備Smartlab系列旗艦型衍射儀

二、精確測定點陣參數(shù)

點陣常數(shù)是晶體物質(zhì)的最基本結構參數(shù)。X射線衍射法測定點陣參數(shù)的理論依據(jù)是利用測得的晶體衍射線峰位，根據(jù)布拉格定律和點陣參數(shù)與晶面間距d值之間的關系式計算出點陣參數(shù)的值。有了精確的點陣參數(shù)，才可以進一步研究物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)、固溶體類型及含量、固相溶解度曲線、宏觀應力、化學熱處理層的分析、過飽和固溶體分解過程等。因此，峰位的精確測量是獲得精確點陣參數(shù)的最根本保障。理學的儀器以其高精度，高可靠性保證了這一點。

理學代表設備Smartlab系列旗艦型衍射儀

三、殘余應力的測定

在材料學中，外力撤除后在材料內(nèi)部可能留有殘余應力。這些殘余應力可能對材料的力學、熱學等性能有非常大的影響。X射線衍射技術作為一種無損的測試手段，可以用來深入研究殘余應力。

習慣上，將殘余應力分為微觀應力和宏觀應力。這里的微觀和宏觀是針對晶粒這個尺度講的。局限在晶粒中的應力稱為微觀應力，而在更廣泛尺度上的應力叫做宏觀應力。有時候，殘余應力就是專指宏觀應力。

微觀應力的存在使衍射峰變寬，這種變寬通常與因為晶粒細化引起的衍射峰變寬混雜在一起，兩者形成卷積。通過測量衍射峰的寬化，并采用近似函數(shù)法或傅立葉變換方法來求得微觀應力的大小。

宏觀殘余應力在X射線衍射譜上的表現(xiàn)是峰位的漂移。當存在壓應力時，晶面間距變小，因此，衍射峰向高角度偏移，反之，當存在拉應力時，晶面間的距離被拉大，導致衍射峰位向低角度位移。
       X射線衍射法來測定試樣中宏觀應力的優(yōu)點:
(1)可以測量試樣上小面積和極薄層內(nèi)的宏觀應力,如果與剝層方法相結合,還可測量宏觀應力在不同深度上的梯度變化;
(2)不用破壞試樣即可測量; 
(3)測量結果可靠性高；

理學設備AutoMATE Ⅱ 微區(qū)X射線應力測量系統(tǒng)