X射線衍射儀

　　原理

　　x射線的波長和晶體內部原子面之間的間距相近，晶體可以作為X射線的空間衍射光柵，即一束X射線照射到物體上時，受到物體中原子的散射，每個原子都產生散射波，這些波互相干涉，結果就產生衍射。衍射波疊加的結果使射線的強度在某些方向上加強，在其他方向上減弱。分析衍射結果，便可獲得晶體結構。以上是1912年德國物理學家勞厄(M.von Laue)提出的一個重要科學預見，隨即被實驗所證實。1913年，英國物理學家布拉格父子(W.H.Bragg，W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現的基礎上，不僅成功的測定了NaCl，KCl等晶體結構，還提出了作為晶體衍射基礎的著名公式——布拉格方程：2dsinθ=nλ。

　　對于晶體材料，當待測晶體與入射束呈不同角度時，那些滿足布拉格衍射的晶面就會被檢測出來，體現在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強度的衍射峰。對于非晶體材料，由于其結構不存在晶體結構中原子排列的長程有序，只是在幾個原子范圍內存在著短程有序，故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。

　　X射線衍射儀是利用衍射原理，精確測定物質的晶體結構，織構及應力，精確的進行物相分析，定性分析，定量分析。廣泛應用于冶金，石油，化工，科研，航空航天，教學，材料生產等領域。

　　X射線衍射儀是利用X射線衍射原理研究物質內部微觀結構的一種大型分析儀器，廣泛應用于各大、專院校，科研院所及廠礦企業(yè)。常見具備x射線衍射儀檢測能力的機構有：西安交通大學、天津大學分析測試中心、西南科技大學、中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）、四川大學、西南交通大學、西南石油大學、天津商業(yè)大學、中藍晨光化工研究院、華通特種工程塑料研究中心、南京大學等。

　　基本構造

　　X射線衍射儀的形式多種多樣, 用途各異, 但其基本構成很相似, 圖4為X射線衍射儀的基本構造原理圖, 主要部件包括4部分。

　?。?） 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。

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

　?。?） 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(tǒng)或計算機處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數據。

　?。?） 衍射圖的處理分析系統(tǒng)　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(tǒng), 它們的特點是自動化和智能化。

　　應用

　　油田錄井

　　Olympus便攜式X 射線衍射儀BTX可能直接分析出巖石的礦物組成及相對含量，并形成了定性、定量的巖性識別方法，為錄井隨鉆巖性快速識別、建立地質剖面提供了技術保障。

　　每種礦物都具有其特定的X 射線衍射圖譜，樣品中某種礦物含量與其衍射峰和強度成正相關關系。在混合物中，一種物質成分的衍射圖譜與其他物質成分的存在與否無關，這就是X 射線衍射做相定量分析的基礎。X 射線衍射是晶體的“指紋”，不同的物質具有不同的X 射線衍射特征峰值(點陣類型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的數目、位置等)，結構參數不同則X 射線衍射線位置與強度也就各不相同，所以通過比較X 射線衍射線位置與強度可區(qū)分出不同的礦物成分。X 射線衍射儀主要采集的是地層中各種礦物的相對含量，并系統(tǒng)采集各種礦物的標準圖譜，包括石英、鉀長石、斜長石、方解石、白云石、黃鐵礦等近30 種礦物成分，通過礦物成分的相對含量就可以確定巖石巖性，為現場巖性定名提供定量化的參考依據，提高特殊鉆井條件下巖性識別準確度。