产品样本应用文章
钛粉因其独特的物理和化学性质（如轻质、高强度、耐腐蚀、生物相容性等），在多个领域有广泛应用。 1. 增材制造与粉末冶金 3D打印（金属增材制造），钛粉是激光烧结（SLM）和电子束熔融（EBM）等3D打印技术的核心材料，用于制造航空航天部件、定制化医疗植入物等复杂几何结构。 粉末冶金成型，通过压制和烧结工艺生产高强度、轻量化的钛合金零件，如汽车发动机部件或工业工具。 2. 化工与能源行业 耐腐蚀设备，用于制造化工反应器、阀门及管道，抵御强酸强碱环境。 能源材料，钛粉作为锂离子电池电极添加剂或储氢材料，提升能源设备性能。 3. 电子工业 电容器与半导体，高纯度钛粉用于薄膜电容器和半导体镀层，增强导电性与稳定性。 电子元件，钛的电磁屏蔽特性适用于精密电子设备外壳。 4. 其他特殊应用 烟火制造，钛粉燃烧时产生明亮火花，用于烟花特效。 科研领域，作为材料科学实验中的高性能合金原料。 钛粉的用途广泛且持续扩展，尤其在高端制造和新兴科技领域，其性能优势推动技术创新与产业升级。不同粒度（纳米级至微米级）和纯度（工业级至医用级）的钛粉可满足多样化需求。 本文使用GNR公司APD 2000 PRO射线衍射仪对钛粉进行测试并进一步识别物相。 APD 2000 PRO衍射仪可以进行常规的晶相识别和相定量，可以分析晶体尺寸、晶格应变及结晶度的计算。 采用模块化设计，APD 2000 PRO全部组件可以进行拆分为7个模块，同时可以在5个独立自由度上检测样品。模块化系统可在各类分析领域中提供高性能，从混合物的相定量到确定微观结构特性。由于模块化和即插即用的概念，所有组件都可以以极其精确的可重复定位快速更换。 光学器件允许从准聚焦Bragg-Brentano切换为平行光束几何形状，而无需任何额外的校准。从X射线管，通过光学器件，到样品台和检测器，任何用户都能够非常容易地从一种光束几何结构改变到另一种光束几何结构。从常规的结晶相鉴定和定量到微晶尺寸/晶格应变和结晶度计算，残余奥氏体定量和多晶型物筛查（XRPD），APD2000提供了满足广泛分析要求的解决方案。 从晶体结构到残余应力分析，非环境分析，相变监测和择优取向。
X射线管靶材的选择主要遵循以下几项原则： 物理原则：X射线管的靶材应该是高原子序数元素，如铜、银、金、钨等，因为这些元素拥有更多的电子和核子，与高速电子的碰撞更容易产生强烈的X射线辐射。同时，靶材的密度、熔点等物理特性也会影响其生产X射线的效率和寿命。 应用原则：在选择靶材时，还需要考虑靶材的辐射波长和其它物理属性，以确保适合的波长和能量范围。在实际应用中，X射线管的应用领域和所需的X射线强度和能量也是一个重要的选择因素。 经济原则：靶材的成本也需要考虑，昂贵的靶材可能只适用于特定的研究和生产领域。例如，金属钨靶材在生产和研究中广泛应用，但较昂贵，所以需要评估X射线管的生产成本和靶材的使用时间来确定是否值得选择此材料。 化学兼容性：在选择X射线管靶材时，还应注意避免或减少产生荧光辐射，以及选择合适的滤波片来滤掉不需要的X射线波长。 特定元素的分析：对于某些特定元素的系统分析，可能需要选择能提高试样中某些元素的激发效能的靶材，比如用银靶激发钼，铜靶激发铁等。 综上所述，X射线管靶材的选择是一个多维度的过程，需要根据具体的应用需求和技术指标来进行合理的选择。
不同靶材测得X衍射图谱是否相同？谱图变化是否有规律？不同靶材所测得的晶体间距是否不同？ X射线衍射满足布拉格定律：2dsinθ=nλ 不同的靶材，其特征波长λ会不同。衍射角（又常称为 Bragg 角或2θ角）决定于实验使用的波长（Bragg 方程）；使用不同的靶也就是X射线管产生的 X 射线的波长不同；根据 Bragg 方程，某一间距为 d 的晶面族其衍射角将不同, 各间距值的晶面族的衍射角将表现出有规律的改变。因此，使用不同靶材的X射线管所得到的衍射图上的衍射峰的位置是不相同的，衍射峰位置的变化是有规律的。 而一种晶体自有的一套d值是其结构固有的、可以作为该晶体物质的标志性参数。因此，不管使用何种靶材的 X 射线管，从所得到的衍射图获得的某样品的一套d值，与靶材无关。衍射图上衍射峰间的相对强度主要决定于晶体的结构，但是由于样品的吸收性质也和入射线的波长有关。因此，同一样品用不同靶所取得的图谱上衍射峰间的相对强度会稍有差别，与靶材有关。
1、计数率 在衍射仪方法中，X射线的强度用脉冲计数率表示，单位为每秒脉冲数(cps）。检测器在单位时间输出的平均脉冲数，直接决定于检测器在单位时间接收的光子数。如果检测器的量子效率为100％，而系统（放大器和脉冲幅度分析器等）又没有计数损失（漏计），那么每秒脉冲数便是每秒光子数。 2、 能量分辨 是指检测器接收某一能量的量子（某一波长射线的光量子)，所输出脉冲信号的平均幅度与入射量子的能量成正比的特性。 3、闪烁检测器 各种晶体X射线衍射工作中通用性能常用的检测器。它的主要优点是：对于晶体X射线衍射使用的X射线均具有很高甚至达到100%的量子效率；使用寿命长，稳定性好；此外它和PC一样，具有很短的分辨时间（10^-7秒数量级），因而实际上不必考虑由于检测器本身的限制所带来的计数损失；它和PC一样，对晶体衍射工作使用的软X射线也有一定的能量分辨本领。因此通常X射线粉末衍射仪配用的是闪烁检测器。 4、连续扫描 粉末衍射仪的一种工作方式（扫描方式），试样和接收狭缝以角速度比1:2的关系匀速转动。在转动过程中，检测器连续地测量X射线的散射强度，各晶面的衍射线依次被接收。计算机控制的衍射仪多数采用步进电机来驱动测角仪转动，因此实际上转动并不是严格连续的，而是一步一步地（例如每步0.0005°）跳跃式转动，在转动速度较慢时尤为明显。但是检测器及测量系统是连续工作的，连续扫描的优点是工作效率较高。例如以2θ每分钟转动4°的速度扫描，扫描范围从20～80°的衍射图15分钟即可完成，而且也有不错的分辨率、灵敏度和精确度，因而对大量的日常工作（一般是物相鉴定工作）是非常合适的。但在使用长图记录仪记录时，记录图会受到计数率表RC的影响，须适当地选择时间常数。 5、步进扫描 粉末衍射仪的一种工作方式（扫描方式）。试样每转动一步（固定的Δθ）就停下来，测量记录系统开始测量该位置上的衍射强度。强度的测量也有两种方式：定时计数方式和定数计时方式。然后试样再转过一步，再进行强度测量。如此一步步进行下去，完成指定角度范围内衍射图的扫描。用记录仪记录衍射图时，采用步进扫描方式的优点是不受计数率表RC的影响，没有滞后及RC的平滑效应，分辨率不受RC影响；尤其它在衍射线强度极弱或背底很高时特别有用，在两者共存时更是如此。因为采用步进扫描时，可以在每个θ角处作较长时间的计数测量，以得到较大的每步总计数，从而可减小计数统计起伏的影响。 步进扫描一般耗费时间较多，因而须认真考虑其参数。选择步进宽度时需考虑两个因素：一是所用接收狭缝宽度，步进宽度至少不应大于狭缝宽度所对应的角度；二是所测衍射线线形的尖锐程度，步进宽度过大则会降低分辨率甚至掩盖衍射线剖面的细节。为此，步进宽度不应大于尖锐峰的半高度宽的1/2。但是，也不宜使步进宽度过小，步进时间即每步停留的测量时间，若长一些，可减小计数统计误差，提高准确度与灵敏度，但将损失工作效率。 6、微区衍射仪 微区衍射仪是按平行光束型衍射几何设计的，使用特殊的大窗口闪烁检测器或环形窗口的正比检测器。工作时，检测器沿入射线方向移动，通过固定直径的环形狭缝对各衍射锥面的总强度依次地进行测量。由于它使用细平行光束，故能对样品的一个微区（直径可小至30μm）进行衍射分析 意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。 可用于桌面的台式衍射仪ERUOPE、性价比超高的大功率衍射仪APD 2000 PRO、功能强大的多功能高分辨率X射线衍射仪EXPLORER，以及基于XRD在工业及冶金行业应用而专门研发的X射线残余应力分析仪STRESS-X、残余奥氏体分析仪AREX D等多种型号。而全反射X荧光光谱仪（TXRF）的检测限已达到皮克级别，其非破坏性分析特点应用在痕量元素分析中，涉及环境、医药、半导体、核工业、石油化工等行业。
所谓三强线是指比对纯物质最强的三根衍射峰位置，如果三强线位置比对成功，一般而言可以初步判定该种物质的存在，具体的说，三强线指得是PDF卡片上最强的三个衍射峰的值。 以NaCl为例，参考05-0628，最强的三峰是： 200面：d= 2.82100 强度 100.0； 220面：d=1.99400 强度 55.0 222面：d=1.62800 强度 15.0 检索的时候，先看实验数据里有没有200晶面的衍射峰。如果有，则继续找 220的，如果没有则不用再找了，这说明试样中不含有 NaCl。当这三个强峰都有的时候，就是符合三强峰原则。
样品材料的非晶、准晶和晶体三者的结构在XRD图谱上并无严格明晰的分界。 在X射线衍射仪获得的XRD图谱上，如果样品是较好的"晶态"物质，图谱的特征是有若干或许多个一般是彼此独立的很窄的"尖峰"（其半高度处的2θ宽度在 0.1°~0.2°左右，这一宽度可以视为由实验条件决定的晶体衍射峰的"小宽度"）。如果这些"峰"明显地变宽，则可以判定样品中的晶体的颗粒尺寸将小于 300nm，可以称之为"微晶"。 晶体的X射线衍射理论中有一个Scherrer公式：可以根据谱线变宽的量估算晶粒在该衍射方向上的厚度。 非晶质衍射图的特征是：在整个扫描角度范围内（从2θ 1°~2°开始到几十度）只观察到被散射的X射线强度的平缓的变化，其间可能有一到几个大值；开始处因为接近直射光束强度较大，随着角度的增加强度迅速下降，到高角度强度慢慢地趋向仪器的本底值。 从Scherrer公式的观点看，这个现象可以视为由于晶粒极限地细小下去而导致晶体的衍射峰极大地宽化、相互重叠而模糊化的结果。晶粒细碎化的极限就是只剩下原子或离子这些粒子间的"近程有序"了，这就是我们所设想的"非晶质"微观结构的场景。非晶质衍射图上的一个大值相对应的是该非晶质中一种常发生的粒子间距离。 介于这两种典型之间而偏一些"非晶质"的过渡情况便是"准晶"态。
做XRD有什么用途，能看出其纯度？还是能看出其中含有某种官能团？ X射线照射到物质上将产生散射。晶态物质对X射线产生的相干散射表现为衍射现象，即入射光束出射时光束没有被发散但方向被改变了而其波长保持不变的现象，这是晶态物质特有的现象。 绝大多数固态物质都是晶态或微晶态或准晶态物质，都能产生X射线衍射。晶体微观结构的特征是具有周期性的长程的有序结构。晶体的X射线衍射图是晶体微观结构立体场景的一种物理变换，包含了晶体结构的全部信息。用少量固体粉末或小块样品便可得到其X射线衍射图。 X射线衍射（XRD）是目前研究晶体结构（如原子或离子及其基团的种类和位置分布，晶胞形状和大小等）有力的方法。 XRD特别适用于晶态物质的物相分析。晶态物质组成元素或基团如不相同或其结构有差异，它们的衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度次序以至衍射峰的形状上就显现出差异。因此，通过样品的X射线衍射图与已知的晶态物质的X射线衍射谱图的对比分析便可以完成样品物相组成和结构的定性鉴定；通过对样品衍射强度数据的分析计算，可以完成样品物相组成的定量分析；XRD还可以测定材料中晶粒的大小或其排布取向（材料的织构）等等，应用面十分普遍、广泛。 目前XRD主要适用于无机物，对于有机物应用相对较少。 意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。 可用于桌面的台式衍射仪ERUOPE、性价比超高的大功率衍射仪APD 2000 PRO、功能强大的多功能高分辨率X射线衍射仪EXPLORER，均可用于职业卫生中游离二氧化硅的检测。
游离二氧化硅指岩石或矿物中没有同金属或金属氧化物结合的二氧化硅（α-石英硅）。 含有游离二氧化硅的粉尘进入人体肺内后，在二氧化硅的毒作用下，引起肺巨噬细胞解坏死度、导致肺组织纤维化，形成胶原纤维结节，使肺组织弹性丧失，硬度增大，造成通气障碍，影响肺的呼吸活动，即人吸入游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺。矽肺是尘肺中进展快、危害重的一种。粉尘中含有游离二氧化硅的量越高，对人体危害越大。我国关于矽尘的卫生标准在评价粉尘危害时，明确规定要检测游离二氧化硅的含量。如GBZ/T192.4-2007《工作场所空气中粉尘测定第4部分：游离二氧化硅含量》确规定了要检测游离二氧化硅的含量。 目前我国制定的矿尘中游离二氧化硅含量的测定方法主要有以下三种：(1) 物理的X光衍射法。(2) 红外光谱分析法。 (3) 化学的焦磷酸质量法。这三种方法中，焦磷酸质量法由于实验周期长，步骤繁锁，对操作人员要求也较高，难以实验快速检测；红外光谱法由于只能检测α-型游离二氧化硅，且操作过程中难以混匀，不适合多类型的样品检测。X射线衍射方法分析速度快，能分析多种不同类型的样品，仪器操作相对简单，在游离二氧化硅检测中运用越来越广泛。 意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。 可用于桌面的台式衍射仪ERUOPE、性价比超高的大功率衍射仪APD 2000 PRO、功能强大的多功能高分辨率X射线衍射仪EXPLORER，均可用于职业卫生中游离二氧化硅的检测。
锂电池已经成为我们日常生活的必需品。锂电池的使用范围十分广泛，在消费品领域主要应用在数码产品、手机、移动电源、笔记本等电子设备中。在工业领域，主要在应用在医疗电子、光伏储能、铁路基建、安防通讯、勘探测绘等领域。在特种领域如特种航天中也会应用到。 近年来，锂电池在下游消费品领域发展迅速，其中笔记本和手机是锂电池应用中较为广泛的两大应用领域。从长远来看，随着国家对新能源产业的扶持，电动汽车的动力电池应用将逐渐成为锂电池的超大需求产业之一。 随着我国智能化、信息化产业的发展，我国锂电池应用领域也得到扩展。在国家政策的驱动下，新能源汽车有着广阔的发展前景，而作为核心部件的锂电池同样迎来发展的大好良机。 高质量的、优秀的、安全的锂电池产品对各行各业的影响都十分巨大，目前各大锂电生产企业均投入大量的资金进入研发，以期实现更高能量密度，稳定性更强，寿命时间更长的电池。 X射线衍射(XRD)技术广泛应用于锂离子电池研究、生产和失效分析中。从原料矿物到电极材料，XRD是对材料中物相进行定性和定量分析的常规手段。对于负极材料石墨，影响电池性能的重要参数石墨化度需要用XRD进行表征；同时，XRD还可以通过对锂离子电池生产中的负极取向程度的分析，来决定极片压实工艺。XRD在锂电行业研发及质量控制中主要有以下几方面： 一、负极材料的石墨化度分析及克容量估算 碳材料是目前锂离子电池理想的负极材料。碳材料的种类决定着锂离子电池的嵌锂电位、工作电压可逆性能等。而克容量是衡量碳材料的一个重要指标，但是测试克容量一般是做成电池测试，需要花费不少时间，测试值稳定性也比较差。石墨化度是指在含有石墨晶体及各种过渡态碳的复合材料中，石墨晶体所占的比例。理论上可以凭借石墨化度来估算碳材料的克容量。通过XRD可以测得石墨晶体所占比例，从而计算出碳材料的克容量。 二、三元正极材料表征 锂离子电池的比容量、循环性能和安全性能与材料的晶体结构有密切关系，研究三元材料在不同温度状态下的稳定性及在电化学循环过程中结构变化，有助于更好理解三元材料充放电机理和电化学过程。 XRD是专门用于分析材料晶体结构的设备，能够通过精修得到三元材料的晶胞参数和离子混排信息，在三元材料制备工艺和材料掺杂改性方面以及三元材料的原位高温热性能等方面广泛应用。原位充放电XRD实验可以直接研究纽扣结构锂离子电池材料在充放电过程中正负极材料的结构变化和相转化。 三、电芯失效分析 锂离子电池在使用过程中，经常由于过充、过放、短路、高温等原因造成电芯寿命减少，甚至失效。因此应用XRD技术来进行锂离子电池的热失效分析，如从燃烧的残留物进行XRD分析，初步判断失效原因。 意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。 可用于桌面的台式衍射仪ERUOPE、性价比超高的大功率衍射仪APD 2000 PRO、功能强大的多功能高分辨率X射线衍射仪EXPLORER。根据实际检测项目不同，均可应用于锂电行的研发生产及质量控制中。
水泥是一种常见的建筑用品，它对于建筑来说是必不可少的，一般分普通硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和特殊水泥，使用多的就是硅酸盐水泥。 水泥的质量主要取决于熟料的矿物组成和结构。水泥熟料主要矿物相成分是硅酸盐，还有一些微量的矿物相如游离CaO或硫酸盐等，有时出现一些反应不完全的残留相，如石英SiO2，还有一些添加的用于改善水泥质量与性能的石膏等。 各标号不同水泥的差别的指标是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四种物相含量的不同。在水泥工业中，快速、稳定和准确地测出水泥熟料矿物组成对于及时调整熟料生产方案，优化水泥熟料矿物组成，有效监控水泥质量等方面有重大意义。 传统水泥的分析方法是采用化学分析方法来确定水泥中各氧化物的含量，此类方法测试速度慢，现已大部分被波长色散荧光（WDXRF）所取代。波长色散荧光（WDXRF）可直接测得各氧化物（如CaO、SiO2等）的含量，再通过Bogue公式计算出各物相的含量，但Bogue公式假设熟料中的四种矿物是理想的纯化合物、是在热平衡条件下形成的；而热平衡条件在实际的水泥生产过程中并不存在，且Bogue公式忽略了其它因素（如镁、硫、钾、钠等微量元素的作用、原料的粒度、窑炉气氛及加热过程等）的影响，因此其得到的结果并不是水泥中真实的矿物形态。 由于每种物相都有自已的XRD衍射峰，我们观察到的谱图是各物相的叠加，各衍射峰的强度与该物相含量有关。因此通过XRD衍射，我们可以得到各物相所对应的衍射图谱，进而得到各物相的含量。国际上90年代已将XRD结合Rietveld全谱拟合应用于水泥行业， 通过直接测定物相含量来控制水泥质量。 水泥行业新国标《GB/T 40407-2021 硅酸盐水泥熟料矿相X射线衍射分析方法》已于2022年3月1号正式实施，该标准规定可直接通采用XRD测定水泥中各矿物相的含量。 意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。 可用于桌面的台式衍射仪ERUOPE、性价比超高的大功率衍射仪APD 2000 PRO、功能强大的多功能高分辨率X射线衍射仪EXPLORER，均可应用于水泥行业的物相分析。
