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XRD有辐射吗(原理、解决问题、注意事项、辐射问题等)

X射线衍射仪技术(X-ray diffraction,XRD)是通过对材料进行X射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。X射线衍射分析法是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。当某物质(晶体或非晶体)进行衍射分析时,该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象,物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该物质产生特有的衍射图谱。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。因此,X射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的一种现代科学方法,已逐步在各学科研究和生产中广泛应用。

XRD可解决的问题包括:(1)当材料由多种结晶成分组成,需区分各成分所占比例,可使用XRD物相鉴定功能,分析各结晶相的比例。 (2)很多材料的性能由结晶程度决定,可使用XRD结晶度分析,确定材料的结晶程度。 (3)新材料开发需要充分了解材料的晶格参数,使用XRD可快捷测试出点阵参数,为新材料开发应用提供性能验证指标。 (4)产品在使用过程中出现断裂、变形等失效现象,可能涉及微观应力方面影响,使用XRD可以快捷测定微观应力。 (5)纳米材料由于颗粒细小,极易形成团粒,采用通常的粒度分析仪往往会给出错误的数据。采用X射线衍射线线宽法(谢乐法)可以测定纳米粒子的平均粒径。

XRD测试时需注意:(1)固体样品表面>10×10mm,厚度在5μm以上,表面必须平整,可以用几块粘贴一起。(2)对于片状、圆拄状样品会存在严重的择优取向,衍射强度异常,需提供测试方向。(3)对于测量金属样品的微观应力(晶格畸变),测量残余奥氏体,要求制备成金相样品,并进行普通抛光或电解抛光,消除表面应变层。(4)粉末样品要求磨成320目的粒度,直径约40微米,重量大于5g。

XRD设备所在实验室应满足:(1) 电源稳定性。衍射仪高压管流稳定度是以是源电压波动<±10%为前提,这点应该保证。电源频率也应保证在仪器要求的范围内。电路中由于各种原因会存在瞬时脉冲电压尖峰,叠加在电路电压上,有时可达几百伏或上千伏,普通示波器显示不出来,用记录示波器则可以看到。电子计算机、电子线路、终端等,在工作时应防止这种脉冲电压尖峰冲击,否则不能稳定地工作甚至损坏。为此,可使用超隔离变压器或可调节电源。为防止计算机运行时突然断电造成程序中断、数据丢失或软硬件损坏,可使用适当功率的不间断电源 (UPS) 给计算机及其终端供电。另外,电路存在干扰,也会影响到电压的波形,都需加以注意。 (2) 地线。一种是衍射仪高压专用的高压安全地线,管壳、X射线管阳极均连接到这根地线上,以保护工作人员在调整仪器、装卸附件和试样时不受高电压伤害。其接地电阻一般约1~4Ω也有认为可<100Ω,可用5~6根f 50mm长2m的钢管打入地下,用铁板条将这几根钢管焊接联结起来,通入室内与X光管阳极管座连接,定期检查,确保安全。另一种是电计算机专用地线,是用于保护电子计算机及外设、终端的元器件安全。接地电阻最好不大于1Ω,并注意三相电的零线与此种专用地线间的电位差保持在3V以下,可避免计算机及终端设备元件在使用过程中受损。(3) 通风、防潮、防尘。高压能产生臭氧及氮的氧化物气体,可由通风系统排出,并鼓入过滤的新鲜空气。条件许可时可采用无窗实验室,采用空调系统,可防尘、防潮、调温、通风。(4) X射线管最好用洁净软水循环冷却。

当然,日常使用时还是注意自我保护,毕竟X射线能使人体细胞电离而破坏。短期大剂量照射会导致身体损伤,局部大剂量照射可使组织烧伤。长期小剂量照射可使精神衰颓、记忆力下降、头晕、脱发、血象改变,产生射线病。非职业人员接触X射线少,只要不让直射X射线照射,一般来说不会有什么问题。而XRD衍射设备的辐射剂量同样也是比较小的,但如果每天在仪器旁边工作8个小时,对身体肯定是有些伤害的,对于和X射线相关的工作者,国家规定每隔一年就要做全身检查。

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  • QC君陌 提出于 2021-06-15 16:40:25