小型臺式多晶XRD衍射儀在殘余應力測量方面的行業(yè)應用雖受限于其精度和穿透深度,但在多個領域仍能發(fā)揮重要作用,尤其適合快速篩查、質量控制和小型樣品分析。
電子與半導體行業(yè)應用場景:薄膜/涂層應力:半導體器件中金屬薄膜(如Cu、Al)、介電層(SiO?)的應力測量。封裝材料:芯片封裝膠粘劑或陶瓷基板的殘余應力。優(yōu)勢:臺式XRD可測量微小樣品(如切割后的芯片局部區(qū)域)。非破壞性,避免昂貴器件報廢。注意事項:需使用微區(qū)光束附件(準直器)提高空間分辨率(~100 μm)。 管道腐蝕產物的即時分析。進口智能型X射線衍射儀應用于材料科學與工程
小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在復雜材料精細結構分析中的應用雖然受限于其分辨率和光源強度,但通過優(yōu)化實驗設計和數據處理,仍可在多個行業(yè)發(fā)揮重要作用。
新能源材料(鋰電/燃料電池)分析目標:電極材料(如NCM三元材料)的層狀結構演變與循環(huán)穩(wěn)定性關聯。固態(tài)電解質(如LLZO)的立方/四方相比例對離子電導率的影響。挑戰(zhàn):弱衍射信號(納米晶或低結晶度材料)。充放電過程中的動態(tài)相變監(jiān)測。解決方案:原位電池附件:實時監(jiān)測充放電過程中的結構變化(如LiFePO?兩相反應)。全譜擬合(Rietveld精修):區(qū)分相似結構相(如LiNiO?與LiNi?.?Co?.??Al?.??O?)。案例:通過峰寬分析(Scherrer公式)評估正極材料循環(huán)后的晶粒尺寸變化。 進口X射線粉末衍射儀應用蛋白質晶體學晶體結構分析鋰電池正極材料退化分析。
小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在超導材料精細結構分析中的應用雖面臨挑戰(zhàn)(如弱信號、復雜相組成),但通過針對性優(yōu)化,仍可為其合成、相純度和結構演化研究提供關鍵數據支持。
MgB?及其他常規(guī)超導體關鍵問題:雜質相檢測:合成中易生成MgO(衍射峰與MgB?部分重疊)。碳摻雜效應:C替代B導致晶格收縮(a軸變化)。解決方案:Kα?剝離:軟件去除Kα?峰干擾,提高峰位精度。納米尺度分析:Scherrer公式估算晶粒尺寸(影響磁通釘扎)。(4)新型超導材料探索(如氫化物、拓撲超導體)應用場景:高壓合成產物:檢測微量超導相(如H?S的立方相)。拓撲絕緣體復合:Bi?Se?/超導異質結的界面應變分析。限制:臺式XRD難以實現高壓原位測試(需金剛石對頂砧附件)。
小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)因其便攜性、快速分析和低維護成本等特點,在地球化學領域具有廣泛的應用潛力。
環(huán)境地球化學研究應用:污染評估:檢測土壤或沉積物中的重金屬賦存礦物(如方鉛礦、閃鋅礦)或次生相(如鉛礬)。礦山尾礦:分析尾礦中殘留礦物及風化產物,評估酸性排水風險。優(yōu)勢:快速篩查污染物來源及遷移轉化機制。
成巖與變質作用研究應用:通過礦物相變(如文石→方解石、高嶺石→葉蠟石)推斷溫壓條件,適用于低級變質或成巖作用研究。局限性:小型XRD分辨率可能限制對微量相或復雜重疊峰的解析,需結合其他手段(如SEM-EDS)。
教學與科普優(yōu)勢:臺式設備操作簡單,適合高?;蚩蒲袡C構的地球化學實驗教學,幫助學生理解礦物-環(huán)境關聯性。 監(jiān)控高k介質的晶相純度。
小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在考古文物顏料分析中具有獨特優(yōu)勢,能夠無損、快速地揭示古代顏料物的晶體結構信息,為文物鑒定、年代判斷和工藝研究提供科學依據。
兵馬俑顏料鑒定發(fā)現:紫**域檢出硅酸銅鋇(BaCuSi?O?),峰位22.3°、27.8°意義:證實秦代已掌握人工合成紫色顏料技術
古埃及彩棺分析問題:表面綠**域異常褪色XRD結果:原始顏料:孔雀石(17.5°主峰)風化產物:氯銅礦(16.2°)+堿式氯化銅(11.6°)保護建議:控制環(huán)境濕度<45% RH 快速鑒定礦石礦物組成。便攜式粉末X射線衍射儀應用于石油勘探沉積巖中的礦物相分析
鑒別大氣顆粒物來源。進口智能型X射線衍射儀應用于材料科學與工程
XRD在電池材料研究中的應用電池材料的電化學性能與其晶體結構密切相關,XRD在鋰離子電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等領域具有重要應用:(1)電極材料的物相分析正極材料:確定LiCoO?、LiFePO?、NMC(LiNi?Mn?Co?O?)的晶體結構及雜質相。示例:NMC材料中Ni2?/Ni3?比例影響層狀結構的穩(wěn)定性,XRD可監(jiān)測相純度。負極材料:分析石墨、硅基材料、金屬氧化物(如TiO?、SnO?)的晶型變化。(2)充放電過程中的結構演變通過原位XRD實時監(jiān)測電極材料在循環(huán)過程中的相變:示例:LiFePO?在充放電過程中經歷兩相反應(FePO? ? LiFePO?),XRD可跟蹤相轉變動力學。Si負極在鋰化時形成Li?Si合金,導致體積膨脹,XRD可觀測非晶化過程。(3)固態(tài)電解質的結構表征分析LLZO(Li?La?Zr?O??)、LGPS(Li??GeP?S??)等固態(tài)電解質的晶型(立方/四方相)及離子電導率關聯。示例:立方相LLZO具有更高的Li?電導率,XRD可優(yōu)化燒結工藝以獲得純立方相。(4)電池老化與失效分析檢測循環(huán)后電極材料的相分解(如LiMn?O?的Jahn-Teller畸變)。示例:NMC材料在高電壓下可能發(fā)生層狀→尖晶石相變,XRD可揭示衰減機制。進口智能型X射線衍射儀應用于材料科學與工程