锂电常识必备（10）——X射线衍射（XRD）

　　射线发生器、测角仪、样品台、检测器、丈量记载体系、计算机体系等构成（如下图所示）。整体可分为

　　X射线是一种频率很高的电磁波，波长约为0.001nm~10nm。其穿透力很强，具有必定的辐射。X射线是由高速运动的电子流或其它高能辐射流（γ射线、中子流等）与其它物质发生磕碰时速度骤减，与该物质中的内层原子彼此作用而发生的。

　　X射线衍射仪中靶材不同（原子序数不同，外层的电子排布也不同），发生的特征X射线波长也不同。波长较长的靶材得到的衍射图峰位沿2θ轴有规则地被拉伸；波长较短靶材得到的衍射图峰位沿2θ轴有规则地被紧缩。但从衍射谱中取得样品面距离d值都是相同的。

　　因为不同晶体内部的原子摆放办法是仅有的，因而对应的衍射把戏是仅有的，这也能进行物相剖析的原因。衍射把戏中衍射峰的散布规则由晶胞的巨细、形状和位向决议。衍射峰强度是由原子的品种和它们在晶胞中的方位决议，但样品的质量吸收系数与入射线的波长有关，因而同一样品用不同耙材取得的图谱上的衍射峰强度也会不同。

　　要深化了解XRD的原理，还需清楚一个方程和一个公式：布拉格方程和谢乐公式（两者的具体原理这儿不再具体解说，可自行查找相关文献）。

　　布拉格方程：X射线在晶体中发生衍射需求满意的门槛，其反映了衍射线方向和晶体结构之间的联系。公式：2dsinθ= nλ（θ为入射角，2θ为衍射角，d为晶面距离，n为衍射级数，λ为X射线波长）。

　　谢乐公式：用于描绘晶粒尺度与衍射峰半峰宽之间的联系。公式：D=Kλ / βcosθ（D为晶粒尺度，β为实测衍射峰半峰高宽度，θ为衍射角，λ为X射线波长，K为Scherrer常数）。

　　X射线衍射图谱三要素（图片来自：张杰男，锂电池研讨中的X射线多晶衍射试验与剖析办法总述）

　　关于锂电资料，常见的衍射条件为（可作为参阅）：Cu靶，管电压40kV，管电流30mA，衍射视点5°~80°（依据所测样品资料而定），扫描速度1°/min（不同的扫描速度对成果有必定影响）。

　　XRD数据剖析软件一般都会选用MDI Jade，该软件的使用手册可参阅黄继武教师编写的《X射线衍射试验操作辅导》。

　　Rietveld办法的一般性描绘是：假定任何晶格面的衍射广泛整个倒易空间，并在倒易空间彼此交叠。每个晶格面的衍射用一些数学函数描绘，如高斯函数，所有这些函数的叠加就构成了衍射空间的图形——衍射谱。根据Rietveld精修的原理诞生了多种剖析软件，其间，GASA软件因为操作简略快捷、界面友爱等优势在粉末衍射数据精修范畴使用广泛。