X射線衍射儀是一種利用X射線衍射原理來(lái)精確測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、織構(gòu)及應(yīng)力,進(jìn)行物相分析、定性分析、定量分析的儀器。其基本原理是:當(dāng)一束X射線照射到晶體物質(zhì)上時(shí),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(zhǎng)有相同數(shù)量級(jí),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(chǎn)生強(qiáng)X射線衍射。衍射線在空間分布的方位和強(qiáng)度與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān),不同的晶體物質(zhì)具有自己獨(dú)t的衍射圖樣。通過(guò)分析這些衍射圖樣,可以獲得物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)信息。
一、安裝前準(zhǔn)備
環(huán)境要求
空間與布局:選擇穩(wěn)固、遠(yuǎn)離振動(dòng)源(如離心機(jī)、空壓機(jī))的工作臺(tái),周圍預(yù)留≥0.5米空間,避免氣流干擾。
溫濕度控制:室溫需保持在15-25℃(最佳20±1℃),相對(duì)濕度≤60%,高濕度環(huán)境需配置除濕機(jī)。
潔凈度:實(shí)驗(yàn)區(qū)域需達(dá)到Class 10萬(wàn)級(jí)潔凈度,避免粉塵污染光學(xué)系統(tǒng)。
電源與接地:使用獨(dú)立接地的單相交流電源,電壓波動(dòng)≤±5%,接地電阻<4Ω,建議配置不間斷電源(UPS)。
設(shè)備檢查
外觀檢查:確認(rèn)儀器無(wú)損壞、變形或松動(dòng),光學(xué)元件(如鏡頭、窗口)清潔無(wú)污染。
配件核對(duì):檢查X射線源、測(cè)角儀、樣品臺(tái)、探測(cè)器等核心部件是否齊全,循環(huán)水冷系統(tǒng)是否正常。
二、主機(jī)與附件安裝
主機(jī)放置
將衍射儀主機(jī)置于水平臺(tái)面上,調(diào)整水平誤差至±2°以內(nèi),固定防滑腳墊。
循環(huán)水冷系統(tǒng)連接
連接水管至儀器背面接口,檢查管路密封性,確保無(wú)漏水。啟動(dòng)水冷系統(tǒng),設(shè)定水溫為20℃左右,并檢查水流穩(wěn)定性。
X射線源與探測(cè)器安裝
根據(jù)說(shuō)明書(shū)安裝X射線管,連接高壓電纜,確保接口牢固。
安裝探測(cè)器(如閃爍計(jì)數(shù)器或半導(dǎo)體探測(cè)器),調(diào)整位置使其與X射線光路對(duì)齊。
樣品臺(tái)與附件配置
安裝樣品臺(tái),確保其可旋轉(zhuǎn)且定位精準(zhǔn)。
根據(jù)測(cè)試需求,配置粉末樣品架、塊狀樣品夾持器或薄膜樣品臺(tái)等附件。
三、系統(tǒng)初始化與參數(shù)設(shè)置
軟件配置
安裝配套控制軟件(如XG Operation),輸入儀器序列號(hào)匹配硬件參數(shù)。
設(shè)置默認(rèn)測(cè)試模式為X射線衍射模式,輸入X射線波長(zhǎng)(如Cu靶對(duì)應(yīng)1.5406Å)、管電壓(如40kV)、管電流(如40mA)等參數(shù)。
基線校準(zhǔn)
使用標(biāo)準(zhǔn)樣品(如硅粉)進(jìn)行基線校準(zhǔn),調(diào)整探測(cè)器增益和零點(diǎn),確保背景噪聲峰-峰值≤0.5%。
光路校準(zhǔn)
通過(guò)軟件觸發(fā)X射線源,調(diào)整測(cè)角儀角度,使X射線光斑聚焦于樣品中心,確保衍射峰位準(zhǔn)確。
四、開(kāi)機(jī)預(yù)熱與老化處理
開(kāi)機(jī)順序
先開(kāi)啟循環(huán)水冷系統(tǒng),再打開(kāi)衍射儀主機(jī)電源,最后啟動(dòng)控制軟件。
預(yù)熱與老化
預(yù)熱15-30分鐘,待儀器自檢完成后,執(zhí)行X射線管老化程序(s次開(kāi)機(jī)必須老化)。
老化操作:點(diǎn)擊軟件中的“老化”按鈕,按預(yù)設(shè)程序(如40kV/40mA)運(yùn)行,直至提示完成。
五、測(cè)試與調(diào)試
樣品制備
粉末樣品:研磨至320目(約40微米),取3克填充樣品架,表面壓平至與凹槽齊平。
塊狀樣品:表面拋光至平整,面積≥10×10mm,避免擇優(yōu)取向。
薄膜/纖維樣品:根據(jù)測(cè)試方向(平行或垂直)固定,膜厚約20納米。
參數(shù)設(shè)置
在軟件中設(shè)定測(cè)試范圍(起始角、終止角)、掃描速度(如2°/min)、狹縫寬度等。
輸入管電壓、電流值,確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”。
數(shù)據(jù)采集與保存
測(cè)試完成后,儀器自動(dòng)保存原始數(shù)據(jù)(.raw文件),使用Jade或Origin軟件進(jìn)行物相分析或作圖。
六、關(guān)機(jī)與維護(hù)
關(guān)機(jī)步驟
將電壓電流降至待機(jī)值(如20kV/2mA),關(guān)閉X射線源。
等待10分鐘冷卻X射線管,關(guān)閉主機(jī)電源、水冷系統(tǒng)及電腦。
日常維護(hù)
每次測(cè)試后用無(wú)水乙醇清潔樣品架,定期清理樣品臺(tái)灰塵。
檢查水冷系統(tǒng)管路,避免漏水或堵塞;每月檢查X射線管老化狀態(tài)。
