基本原理
XRD 线条轮廓分析的基础是 X 射线与物质的相互作用。当 X 射线照射到晶体材料上时，会与晶体中的原子发生散射。根据布拉格方程nλ=2dsinθ（其中n为衍射级数，λ为 X 射线波长，d为晶面间距，θ为衍射角），满足特定条件的晶面会产生相干散射，从而在特定角度形成衍射峰。
实际的 XRD 衍射峰并非理想的尖锐线条，而是具有一定宽度和形状的轮廓。这是因为晶体中存在多种微观结构因素，如晶粒尺寸、晶格畸变、晶体缺陷等，这些因素会影响 X 射线的散射过程，进而导致衍射峰展宽和形状变化 。通过对 XRD 线条轮廓进行分析，就能够获取这些微观结构信息。
XRD线条轮廓分析的主要内容包括：
峰位分析：
- 峰位偏移：XRD谱图中峰位的位置与标准峰位相比，可能发生偏移。这通常与材料的晶格常数变化有关，可能是由于掺杂、应力等因素引起的。
- 峰位分离：当材料中存在多种相或晶粒尺寸较小时，XRD谱图中峰位可能发生重叠或分离。通过分析峰位分离情况，可以推断材料的相组成和晶粒尺寸。
峰形分析：
- 峰宽：XRD谱图中衍射峰的宽度与材料的晶粒尺寸、微观应力等因素有关。一般情况下，晶粒尺寸越小，峰宽越宽；存在微观应力时，峰宽也可能变宽。
- 峰形：XRD谱图中衍射峰的形状，如高斯型、洛伦兹型等，可以提供关于材料晶粒形状和微观应力分布的信息。
- 峰强度：XRD谱图中峰的强度与材料中对应晶面的原子数量和衍射效率有关，可以用来推断材料中各相的含量。
其他：
- 晶粒尺寸：通过谢乐公式等方法，可以根据峰宽计算材料的晶粒尺寸。
- 结晶度：通过分析峰的强度和半峰宽，可以推断材料的结晶度。
- 微观应力：通过分析峰位的偏移和峰宽，可以推断材料的微观应力状态。
XRD线条轮廓分析的应用：
- 材料科学与工程：
- 研究材料的晶体结构、相组成、晶粒尺寸、微观应力等，为材料的设计和性能优化提供指导。
- 冶金工程：
- 研究金属材料的相变、组织结构、热处理等，为金属材料的生产和应用提供支持。
- 地质矿产：
- 研究矿物晶体结构、相组成，用于矿物鉴定和资源勘探。
- 药物研发：
- 研究药物晶型的结构和性质，用于药物制剂的开发和生产。
- 环境科学：
- 研究环境样品中污染物的晶体结构和相组成，用于环境监测和治理。
总结
XRD线条轮廓分析是一种强大的工具，可以提供关于材料微观结构的丰富信息。通过分析XRD谱图的峰位、峰形、强度等特征，可以推断材料的相组成、晶粒尺寸、结晶度和微观应力等，并应用于材料科学、冶金工程、地质矿产等领域。
