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X射線衍射儀用途

來源: 發布時間:2025-06-30

X射線衍射儀在電子與半導體工業中的應用

半導體材料與器件表征(1)單晶襯底質量評估晶格參數測定:精確測量硅(Si)、鍺(Ge)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等襯底的晶格常數,確保與外延層匹配示例:SiC襯底的4H/6H多型體鑒別(晶格常數差異*0.1%)結晶完整性分析:通過搖擺曲線(Rocking Curve)評估單晶質量(半高寬FWHM反映位錯密度)檢測氧沉淀、滑移位錯等缺陷(應用于SOI晶圓檢測)(2)外延薄膜表征應變/應力分析:測量SiGe/Si、InGaAs/GaAs等異質結中的晶格失配應變通過倒易空間映射(RSM)區分彈性應變與塑性弛豫案例:FinFET中Si溝道層的應變工程優化(提升載流子遷移率20%+)厚度與成分測定:應用X射線反射(XRR)聯用技術測量超薄外延層厚度(分辨率達?級)通過Vegard定律計算三元化合物(如AlGaN)的組分比例(3)高k介質與金屬柵極非晶/納米晶相鑒定:分析HfO?、ZrO?等高k介質的結晶狀態(非晶態可降低漏電流)熱穩定性研究:原位XRD監測退火過程中的相變(如HfO?單斜相→四方相) 大氣顆粒物來源解析(如區分燃煤與揚塵)。X射線衍射儀用途

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小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在超導材料精細結構分析中的應用雖面臨挑戰(如弱信號、復雜相組成),但通過針對性優化,仍可為其合成、相純度和結構演化研究提供關鍵數據支持。

鐵基超導體(如1111型、122型)關鍵問題:層間堆垛有序性:如SmFeAsO??xFx中As-Fe-As鍵角與Tc關系。摻雜效應:F?或Co2?取代對晶格的影響。臺式XRD方案:Rietveld精修:精修晶胞參數與原子占位度(需高信噪比數據)。低溫附件:研究超導轉變附近的結構畸變(如10-100 K)。挑戰:弱超晶格峰(如Fe空位有序)可能被噪聲掩蓋。 桌面型定性粉末X射線衍射儀應用于全巖礦物成分分析鑒別大氣顆粒物來源。

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小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在復雜材料精細結構分析中的應用雖然受限于其分辨率和光源強度,但通過優化實驗設計和數據處理,仍可在多個行業發揮重要作用。

催化材料分析目標:負載型催化劑(如Pt/CeO?)的金屬-載體相互作用。沸石分子篩的骨架結構及酸性位點分布。挑戰:載體(如γ-Al?O?)的非晶背景干擾。解決方案:小角X射線散射(SAXS)聯用:分析納米顆粒尺寸分布(需擴展附件)。PDF(Pair Distribution Function)分析:短程有序結構解析(高能光源更優)。案例:通過衍射峰位移評估Pt納米顆粒在還原過程中的晶格收縮。

小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在考古陶瓷鑒定中具有不可替代的作用,能夠通過物相分析揭示陶器、瓷器的原料組成、燒制工藝和歷史年代信息。

釉料分析典型釉料物相:鈣系釉:硅灰石(CaSiO?,29.5°) + 鈣長石(CaAl?Si?O?,27.8°)鉛系釉:鉛石英(PbSiO?,28.2°) + 白鉛礦(PbCO?,24.9°)年代特征:唐代三彩釉中銻酸鉛(Sb?O?·PbO,30.1°)為典型助熔劑

真偽鑒別現代仿品特征:檢出工業氧化鋁(α-Al?O?,35.1°)缺失古代陶器典型風化產物(如次生磷酸鹽) 檢測工業固廢危險成分。

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小型臺式多晶XRD衍射儀在燃料電池電解質材料晶體穩定性分析中具有重要應用價值,尤其適用于材料開發、工藝優化和質量控制環節。

相變行為分析氧化鋯基電解質(YSZ):監測立方相(c)-四方相(t)轉變特征衍射峰對比:立方相:單峰(111)~30°四方相:分裂峰(111)~30°和(11-1)~30.2°(Cu靶)案例:3YSZ在800℃老化后的t相含量定量(Rietveld精修)(2)摻雜效應研究GDC(Gd摻雜CeO?):通過晶格參數變化評估固溶度計算公式:Δa/a? = k·r3(摻雜離子半徑效應)典型數據:Gd2?Ce?.?O?-δ的a=5.419 ? vs CeO?的5.411 ?(3)熱循環測試原位變溫XRD分析:溫度范圍:RT-1000℃(需配備高溫附件)監測指標:熱膨脹系數(CTE)計算:α=(Δa/a?)/ΔT相變溫度確定(如LSGM在600℃的菱方-立方轉變)(4)界面反應檢測電解質/電極擴散層分析:特征雜質相識別(如NiO-YSZ界面生成La?Zr?O?)半定量分析(檢出限~1wt%) 評估追溯文物原料產地。進口小型X射線衍射儀應用于材料物相分析

同時獲得結構和成分信息。X射線衍射儀用途

小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在考古文物顏料分析中具有獨特優勢,能夠無損、快速地揭示古代顏料物的晶體結構信息,為文物鑒定、年代判斷和工藝研究提供科學依據。

兵馬俑顏料鑒定發現:紫**域檢出硅酸銅鋇(BaCuSi?O?),峰位22.3°、27.8°意義:證實秦代已掌握人工合成紫色顏料技術

古埃及彩棺分析問題:表面綠**域異常褪色XRD結果:原始顏料:孔雀石(17.5°主峰)風化產物:氯銅礦(16.2°)+堿式氯化銅(11.6°)保護建議:控制環境濕度<45% RH X射線衍射儀用途

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