X射线衍射仪(XRD)是一种基于X射线与晶体材料相互作用原理的分析仪器,通过测量衍射角与衍射强度,获得材料的晶体结构、物相组成、晶粒尺寸、应力状态等信息。
能源行业:核燃料与燃料电池材料研究在能源领域,XRD被用于核燃料、燃料电池、太阳能材料等的分析。例如,在核工业中,XRD可测定铀氧化物燃料的相结构,确保其稳定性。在燃料电池研究中,XRD可分析电解质材料(如氧化锆)的晶体结构,优化离子导电性。此外,XRD还可用于研究钙钛矿太阳能电池的晶体缺陷,提高光电转换效率。 焊接接头残余应力现场测量。小型台式X射线多晶衍射仪应用于陶瓷与玻璃非晶态含量分析

小型台式多晶X射线衍射仪(XRD)因其便携性、快速分析和低维护成本等特点,在地球化学领域具有广泛的应用潜力。
矿物鉴定与相分析应用:快速鉴定岩石、土壤、沉积物中的矿物组成(如石英、长石、黏土矿物、碳酸盐等),尤其适用于野外或实验室的初步筛查。优势:相比传统大型XRD,台式设备可在现场或小型实验室完成分析,节省样品运输和时间成本。案例:识别风化过程中次生矿物(如高岭石、蒙脱石)的生成,研究蚀变过程。
黏土矿物分析应用:黏土矿物(如伊利石、绿泥石、蒙脱石)对地球化学过程(如成岩作用、水文循环)敏感,XRD可区分其类型及相对含量。优势:小型设备可通过定向制片或加热处理实现黏土矿物的初步区分,辅助研究沉积环境或油气储层特性。 小型台式X射线粉末衍射仪测残余应力指导新型功能材料设计。

小型台式多晶XRD衍射仪在燃料电池电解质材料晶体稳定性分析中具有重要应用价值,尤其适用于材料开发、工艺优化和质量控制环节。
相变行为分析氧化锆基电解质(YSZ):监测立方相(c)-四方相(t)转变特征衍射峰对比:立方相:单峰(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)掺杂效应研究GDC(Gd掺杂CeO₂):通过晶格参数变化评估固溶度计算公式:Δa/a₀ = k·r³(掺杂离子半径效应)典型数据:Gd²⁰Ce₀.₈O₂-δ的a=5.419 Å vs CeO₂的5.411 Å(3)热循环测试原位变温XRD分析:温度范围:RT-1000℃(需配备高温附件)监测指标:热膨胀系数(CTE)计算:α=(Δa/a₀)/ΔT相变温度确定(如LSGM在600℃的菱方-立方转变)(4)界面反应检测电解质/电极扩散层分析:特征杂质相识别(如NiO-YSZ界面生成La₂Zr₂O₇)半定量分析(检出限~1wt%)
X射线衍射在食品与农业中的应用:添加剂安全与土壤改良分析
食品安全与添加剂分析(1)非法添加剂鉴定矿物类添加剂检测:快速鉴别滑石粉(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)违规添加于面粉/淀粉(特征峰9.3Å)区分食用级CaCO₃与工业用方解石(晶型纯度与微量元素差异)漂白剂分析:检测二氧化钛(TiO₂)锐钛矿型与金红石型的比例(欧盟E171添加剂新规)(2)结晶态污染物筛查重金属污染:大米中镉的赋存形态分析(CdS晶相指示工业污染源)近海贝类含PbCl(OH)衍射峰预警水体重金属污染农药残留晶体:DDT在干燥农产品中的微晶衍射信号(LOD达0.5%)(3)功能性食品成分营养强化剂表征:FeSO₄·7H₂O与富马酸亚铁的晶型稳定性比较纳米钙剂中羟基磷灰石(HAp)结晶度与吸收率关联 评估固废资源化可行性。

XRD在催化剂研究中的应用催化剂的高效性与其晶体结构、活性位点分布及稳定性密切相关,XRD可提供以下关键信息:(1)催化剂物相鉴定确定催化剂的晶相结构(如金属氧化物、沸石、贵金属等)。示例:在Pt/Al₂O₃催化剂中,XRD可检测Pt纳米颗粒的晶型(fcc结构)及其分散度。在Cu/ZnO/Al₂O₃甲醇合成催化剂中,XRD可识别CuO、ZnO及可能的Cu-Zn合金相。(2)晶粒尺寸与分散度分析通过Scherrer方程计算活性组分(如Pt、Pd、Ni)的晶粒尺寸,评估催化剂的分散性。示例:较小的Pt纳米颗粒(<5 nm)在燃料电池催化剂中表现出更高的氧还原活性。(3)催化剂稳定性研究通过原位XRD监测高温或反应条件下的相变(如烧结、氧化/还原)。示例:研究Co基费托催化剂在H₂气氛下的还原过程(Co₃O₄ → CoO → Co)。观察沸石分子筛(如ZSM-5)在高温水热条件下的结构稳定性。(4)负载型催化剂的表征分析载体(如SiO₂、Al₂O₃、碳材料)与活性组分的相互作用。示例:在Ni/Al₂O₃催化剂中,XRD可检测NiAl₂O₄尖晶石相的形成,影响催化活性。尾矿库资源化潜力快速筛查。便携式粉末多晶衍射仪应用于化学化工催化剂活性组分晶相分析
同时获得结构和成分信息。小型台式X射线多晶衍射仪应用于陶瓷与玻璃非晶态含量分析
X射线衍射仪(XRD)是一种基于X射线与晶体材料相互作用原理的分析仪器,通过测量衍射角与衍射强度,获得材料的晶体结构、物相组成、晶粒尺寸、应力状态等信息。
电子与半导体工业:薄膜与器件材料的分析在半导体和电子器件制造中,XRD用于分析薄膜材料的晶体质量、厚度和应力。例如,在硅基半导体行业,XRD可测量外延层的晶格匹配度,减少缺陷。在第三代半导体(如GaN、SiC)研究中,XRD可分析位错密度,提高器件性能。此外,XRD还可用于LED、太阳能电池等光电器件的材料表征,优化能带结构设计。 小型台式X射线多晶衍射仪应用于陶瓷与玻璃非晶态含量分析
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