《多晶X射线衍射技术与应用》-23（第7章 X射线衍射物相定性分析）

定性鉴定或同时定量测定所研究物系的物相组成，称为物相分析（Phase Analysis）。

相对于气态或液态物系，固态物系的物相组成有可能复杂得多。物相分析主要对象是固体样品。虽然存在固态非结晶物质，但是大多数的固态物质都是一些各具其独特结构的的一种或多种晶体的集结体。无论其中每种晶体的大小分散程度有多麽不相同：可能有大颗粒的、或细小的、或微米级的以至纳米级的，一种结构的晶体即为一种物相。可以说，没有化学组成不同而晶体结构完全相同的晶体，所以能够依据识别出的晶体结构来确定该物相是什么化合物。固体样品的物相鉴定主要是晶体结构的鉴定。

每种物质对射线产生的衍射图谱决定于该物质的结构。按数学变换的观点，每种物质的X射线衍射图实质上是其微观三维结构场景的Fourier变换；因此，每种物质的X射线衍射图里携带着丰富的该物质结构的信息。一物一图，一一对应。分析、解读样品对射线衍射产生的图谱，便可以对样品的结构进行研究测定，“看清楚”它的结构，得到表征晶态物质微观结构的参量，这就是射线衍射分析法。射线包括电子、中子和X射线，应用中主要是X射线衍射分析法。

X射线衍射分析法鉴定物相的主要依据是衍射图的一套特征量——衍射面的面间距d值和相应的每一衍射线的强度I 。通常一种物相晶体的d值不易受与其共存的其他物相的影响，所以，X射线衍射分析法在鉴定物相时比较可靠。X射线衍射物相分析方法是结晶态（包括微晶态）的固体物质的物相分析通用的、基本的实验方法。

物相分析的方法还有化学相分析法、热分析法、显微硬度分析法、晶体光学法、电子显微分析法、电子衍射法等方法。其中，化学相分析法侧重定量测定各相的化学成分或利用每种物相的特异的化学或物理化学性质进行鉴别；热分析主要利用被测物相的热性能（熔点、升华点、热分解温度、比热等）或有关图谱（差热、热重）进行鉴定；显微硬度分析则根据不同物相的硬度对物相进行鉴定；光学显微方法依据晶体的外形对称性、光性等进行晶体鉴定；电子显微分析法侧重形貌观测（不同物相晶体的形状、大小、数量及分布状况）。这些方法在历史上都曾是物相分析的重要方法，现在，常常仍是重要的辅助方法，相关的著述、文献也很多。X射线衍射分析法不能完全代替其他物相分析方法，其他方法更不可能代替X射线衍射物相分析方法。在实际应用时，应根据实际情况，灵活应用各种分析方法，互相取长补短，以达到最佳的分析效果。

历史上，物相分析的活动仅局限于某些学科的范围内。例如，在岩石学研究中是岩相分析的内容；在金属学研究中是金相分析的内容。

生产技术上对物相分析的需求，起初源自矿产的合理利用。在上世纪五十年代，矿石的物相分析还叫做“矿石的合理分析”。要合理利用某种有用矿石，只有在详细研究了该矿石的矿物相组成后才有可能。当时的主要的检测方法是光学显微方法（岩相分析方法），在显微镜下观察不透明的或透明的岩石薄片可以确定其矿物组成；当然常常还必须配合准确的化学分析、密度测定、并辅以适当的分离手段如：粒度、磁力、比重、选择性化学溶解……等等。

现在，随着X射线衍射分析法理论的日臻成熟、晶体衍射数据库的日益丰富，以及相关仪器技术的发展，特别是计算技术、微电子学、各种新型射线检测器等高新技术的发展，X射线衍射分析法已经成为一种常规的晶体结构的检测手段，成为物相分析的通用方法，并日益受到重视。其应用现在已经渗透到广泛的领域和众多的行业。

X射线衍射分析法又是一种无损坏、非破坏性的分析方法，准备样品的操作简单，因而备受欢迎。现在，X射线衍射物相分析已是很多材料研究、检测的必做项目。

物相分析不同于元素分析。元素分析的方法（如化学分析法、光谱分析法等）只解决了组成样品的元素的种类及其含量，一般并不涉及元素间的结合状态及其聚集状态。X射线衍射物相分析依据衍射图进行物质鉴别，实质是依据物质的晶体结构来进行物质的鉴别，在识别物相的晶体结构的同时获知其元素组成。

现代伴随着活跃的材料科学的发展，物相分析的重要性已毋容置疑。X射线衍射物相分析现在已成为从“结构”的深度探究样品的性能、属性的根源的不可缺少的基本环节，是现在材料科学技术的基本研究手段。元素分析只是材料组成分析的一半，而物相分析是不可缺少的、重要的另一半，这已成为材料科学研究的共识。