X射线衍射仪是一种利用X射线衍射原理来精确测定物质的晶体结构、织构及应力,进行物相分析、定性分析、定量分析的仪器。其基本原理是:当一束X射线照射到晶体物质上时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射。衍射线在空间分布的方位和强度与晶体结构密切相关,不同的晶体物质具有自己独t的衍射图样。通过分析这些衍射图样,可以获得物质的晶体结构信息。
一、安装前准备
环境要求
空间与布局:选择稳固、远离振动源(如离心机、空压机)的工作台,周围预留≥0.5米空间,避免气流干扰。
温湿度控制:室温需保持在15-25℃(最佳20±1℃),相对湿度≤60%,高湿度环境需配置除湿机。
洁净度:实验区域需达到Class 10万级洁净度,避免粉尘污染光学系统。
电源与接地:使用独立接地的单相交流电源,电压波动≤±5%,接地电阻<4Ω,建议配置不间断电源(UPS)。
设备检查
外观检查:确认仪器无损坏、变形或松动,光学元件(如镜头、窗口)清洁无污染。
配件核对:检查X射线源、测角仪、样品台、探测器等核心部件是否齐全,循环水冷系统是否正常。
二、主机与附件安装
主机放置
将衍射仪主机置于水平台面上,调整水平误差至±2°以内,固定防滑脚垫。
循环水冷系统连接
连接水管至仪器背面接口,检查管路密封性,确保无漏水。启动水冷系统,设定水温为20℃左右,并检查水流稳定性。
X射线源与探测器安装
根据说明书安装X射线管,连接高压电缆,确保接口牢固。
安装探测器(如闪烁计数器或半导体探测器),调整位置使其与X射线光路对齐。
样品台与附件配置
安装样品台,确保其可旋转且定位精准。
根据测试需求,配置粉末样品架、块状样品夹持器或薄膜样品台等附件。
三、系统初始化与参数设置
软件配置
安装配套控制软件(如XG Operation),输入仪器序列号匹配硬件参数。
设置默认测试模式为X射线衍射模式,输入X射线波长(如Cu靶对应1.5406Å)、管电压(如40kV)、管电流(如40mA)等参数。
基线校准
使用标准样品(如硅粉)进行基线校准,调整探测器增益和零点,确保背景噪声峰-峰值≤0.5%。
光路校准
通过软件触发X射线源,调整测角仪角度,使X射线光斑聚焦于样品中心,确保衍射峰位准确。
四、开机预热与老化处理
开机顺序
先开启循环水冷系统,再打开衍射仪主机电源,最后启动控制软件。
预热与老化
预热15-30分钟,待仪器自检完成后,执行X射线管老化程序(s次开机必须老化)。
老化操作:点击软件中的“老化”按钮,按预设程序(如40kV/40mA)运行,直至提示完成。
五、测试与调试
样品制备
粉末样品:研磨至320目(约40微米),取3克填充样品架,表面压平至与凹槽齐平。
块状样品:表面抛光至平整,面积≥10×10mm,避免择优取向。
薄膜/纤维样品:根据测试方向(平行或垂直)固定,膜厚约20纳米。
参数设置
在软件中设定测试范围(起始角、终止角)、扫描速度(如2°/min)、狭缝宽度等。
输入管电压、电流值,确认无误后点击“开始测试”。
数据采集与保存
测试完成后,仪器自动保存原始数据(.raw文件),使用Jade或Origin软件进行物相分析或作图。
六、关机与维护
关机步骤
将电压电流降至待机值(如20kV/2mA),关闭X射线源。
等待10分钟冷却X射线管,关闭主机电源、水冷系统及电脑。
日常维护
每次测试后用无水乙醇清洁样品架,定期清理样品台灰尘。
检查水冷系统管路,避免漏水或堵塞;每月检查X射线管老化状态。
