基于双能X射线透射成像与能量色散衍射的物质分类与识别虚拟仿真实验

X射线相关技术发展至今已逾百年。针对安检领域快速、准确应用要求,以双能X射线透射成像与能量色散X射线衍射技术相结合的复合式违禁品快速检测的前沿课题研究为基础,通过模拟实验场景和实验过程,设计基于X射线技术的物质分类与识别虚拟仿真实验。内容包含参观虚拟实验室与实验预习、系统搭建、实验操作与数据处理和实验拓展等多个模块,构建全过程、多环节在线教学环境,实现分层次教学。学生通过X射线技术分类识别物质的原理、方法和安全规范,加深对X射线与物质相互作用原理的理解,培养学生的实验能力、科学观察和创新思维能力。

二氧化钛相变的原位高温X射线衍射分析——介绍一个仪器分析拓展性实验

介绍一个仪器分析拓展性实验——二氧化钛相变的原位高温X射线衍射分析。该实验的主要内容包括:利用原位高温X射线衍射检测二氧化钛锐钛矿到金红石相变过程,并分析相变过程中结构变化,涵盖物相、定量、晶格常数、晶粒尺寸和微观应力计算分析。通过本实验将基础晶体材料结构理论知识和多种X射线衍射分析技能相融合,培养了学生综合知识的运用能力、科研能力和创新能力。

“现代材料分析方法”虚实结合实验教学模式改革的探索与实践——以X射线衍射仪实验为例

“现代材料分析方法”是材料与化工大类核心课程,实验教学所涉及大仪设备存在售价昂贵、台套数少、后期维护成本高等不足,所开设的往往是演示实验,出现了学生参与度低、教学内容受限等问题。本文通过结合虚拟仿真技术和实操,开展了X射线衍射仪虚实结合仿真实验教学的探索和实践。学生通过虚拟仿真软件练习和训练,掌握操作流程及注意事项,更好地理解其工作原理,缩短学生与贵重仪器的心理距离,提升实操的信心、效果及安全性。然后通过现场实操,进一步理解和掌握虚拟仿真所学到的知识点。

粉末X射线衍射法监测发光有机分子结构转化的综合实验教学

结合粉末X射线衍射技术在物相分析领域的应用设计了一个综合创新性实验。实验内容主要包括利用粉末X射线衍射技术监测激发态分子内质子转移(Excited-state intramolecular proton transfer,ESIPT)有机分子在溶剂熏蒸下的结构转化过程。本实验综合培养了学生对粉末X射线衍射仪的操作技巧以及数据处理分析能力,提高了学生利用现代科学仪器来解决实际问题的能力。

X射线衍射测量残余应力在实验教学中的探索

为了提升大型仪器设备实验教学的效果,以X射线衍射技术测量残余应力实验为例,以样品前处理过程、测量条件优化过程和实验数据后处理过程为课堂教学关键,提升学生的实验操作技能和对实验过程和效果的逻辑思维能力。根据对教学方式的改革创新,加强了老师和学生的互动交流,锻练了学生的实际操作能力,进一步加强了对X射线衍射测试残余应力基本原理的了解,教学效果明显。

同步辐射X射线掠入射衍射实验技术及应用

利用北京同步辐射装置漫散射实验站的五圆衍射仪，建立了掠入射X射线衍射实验方法。对Si表面生长的Ge/Si量子点及其在Si表层产生的应变进行了成功测量，表明此方法可以有效地提取表面层的微弱信号。实验结果表明，Ge/Si量子点的形成除了在Si衬底表层形成了晶格具有横向膨胀应变的区域之外，还在Si衬底中形成了具有横向压缩应变的区域。

蛇纹石物相X射线衍射定量分析精密度评估方法的探讨

蛇纹石是一种重要的矿物材料和化工原料,广泛应用于化工、农业、建材、冶金及环保等领域,中国由于对蛇纹石矿开采品位要求较高,形成了较多的弃尾矿,造成了大量的浪费和环境污染。根据弃尾矿中蛇纹石的不同含量,进而生产不同的工业产品,可改善生态环境,为蛇纹石企业寻求到新的发展出路。这些工作的基础是能够对蛇纹石进行快速和精确的测定。目前蛇纹石矿石的测定方法采用行业标准《蛇纹石矿石分析方法》(HG/T 3575—2006)进行,其分析步骤繁琐,分析时间过长,现有的检测方法已不能满足市场和企业的急需,而长期以来利用X射线衍射进行的蛇纹石定量分析,其分析方法的精密度一直没有得到规范的量化控制,实验室之间的精密度比对也缺乏相应的依据。为进一步提高X射线衍射法检测蛇纹石矿物含量的水平,本文根据GB/T 6379.2—2004标准中的要求,首先通过挑选加配制共10个不同含量的样品,进行均匀性检验,当检测结果F_(实测值)均小于F_(临界值),表明试验样品是均匀的,然后选择8家实验室使用检验后合格的样品进行精密度协作试验,对得到的测试结果进行格拉布斯检验和柯克伦检验,通过检验的数据才能参与精密度参数的计算,最终获得X射线衍射标准曲线法和K值法的精密度与含量之间的数学函数关系。实验结果表明:本次协作试验的数据,全部通过格拉布斯检验和柯克伦检验,均可参与精密度参数的计算,结果也侧面证明了不同实验室不同仪器测试的结果一致性较高。精密度参数的计算结果显示:在X射线衍射标准曲线法和K值法重复性限和再现性限数据中,含量最低的样品,其重复性限和再现性限也最小,验证了X射线衍射对物相定量分析的误差主要源自于样品的均匀性误差这一特征。证实了在所有影响X射线衍射定量分析结果的因素中,样品的均匀性是最关键的因素,而其他因素产生的影响可用改变测试条件等相应方法来克服。只要样品足够均匀,就能将定量分析的误差限定在可控范围内。本文针对蛇纹石物相定量分析方法精密度的研究,可为蛇纹石物相定量分析标准方法的建立和分析方法的评价及分析质量的监控等提供依据。

3C-SiC/Si(111)的掠入射X射线衍射研究

在衬底温度为1000℃条件下,利用固源分子束外延(SSMBE)技术在Si衬底上生长3C-SiC单晶薄膜.RHEED结果显示在Si(111)上所生长的SiC薄膜为3C-SiC,并与衬底的取向基本一致.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术并结合常规X射线衍射(XRD)研究了SiC薄膜内的应变和晶体质量.常规衍射的联动扫描曲线得到薄膜处于双轴张应变状态.3C-SiC薄膜和Si衬底的晶格失配和热膨胀系数失配是导致双轴张应变的原因.根据不同角度的掠入射衍射Phi扫描的摇摆曲线结果,发现薄膜晶体质量在远离SiC/Si界面区变好.这是由于SiC薄膜中的缺陷随着远离界面逐渐减少的原因.GID和XRD的摇摆曲线结果表明薄膜中镶嵌块的倾斜大于扭转,表明SiC薄膜在面内的晶格排列要比垂直方向更加有序.

实验条件对X射线衍射物相定量分析结果的影响

通过实验验证了多物相试样X射线衍射定量分析的基体效应,着重研究了参比强度K值、衍射强度、混合物各物相粒度、X射线管功率等实验条件对物相定量分析结果的影响。结果表明,物相定性分析是定量分析的前提,采用积分强度、使各物相颗粒尽可能细而且均匀、采用较高的X射线管功率以及适合的扫描速率均有利于提高物相X射线衍射定量分析的准确度。

X射线粉晶衍射仪定量测量海泡石矿样的实验条件

在完成海泡石矿石样品的矿物组成及相对含量测试、均匀性检验、稳定性和粒度分布特征检查的基础上,选择合适的X射线粉晶衍射定量测量海泡石的实验条件,利用海泡石、刚玉和萤石纯样配制一系列海泡石质量分数已知的标准样品,采用内标定量法、固体计数器和计数强度测试技术,对低、中、高3种不同含量的海泡石样品进行测量。结果表明:获得的海泡石样品定量测量数据符合现有的行业标准,采用的定量测试方法与测量条件满足黏土开采企业和实验研究单位测试要求,达到了X射线粉晶衍射法定量分析黏土矿物的目的。

闪光X射线衍射成像系统设计及实验方法

为实现材料在冲击加载下微观动力学响应测量,基于小型闪光X射线源开展衍射成像系统设计.利用直流X光机及高纯锗探测器实现系统衍射光路的精确调节,克服了闪光X射线瞬时强度高及连续辐射本底强导致的衍射角度确定困难,并采用Scandiflash AB公司TD-450S和成像板建立了衍射成像系统.应用该系统在冲击加载实验中获得了LiF单晶单脉冲的Mo-Kα线静态及动态衍射图像.该闪光X射线衍射系统时间分辨率可达25ns,为冲击压缩实验中材料瞬时结构变化测量提供了新的实验方法.

X射线粉末衍射仪在实验教学中的应用

利用x射线粉末衍射仪（XRD）对TiO2粉末试样进行物相分析，把该仪器用于实验教学中，使学生了解x射线粉末衍射分析仪的工作原理，熟悉D8 ADVANCE型x射线衍射仪的使用方法以及培养学生对科研的兴趣和锻炼学生创造性思维都有其重要的意义。

X射线衍射技术测量残余应力在研究生实验教学中的应用

利用X射线衍射技术测量残余应力,开设科学探究性实验教学项目,让学生了解表面残余应力的概念、分类、产生原因及测试方法,学习X射线衍射(XRD)方法测量铝合金或者薄膜材料残余应力的实验原理和理论方法,熟练掌握XRD仪器设备的操作过程。通过该教学实验,培养学生的科研素养和能力,增强学生的科学探索与创新精神。

粉末X射线衍射技术在实验教学中的应用

粉末X射线衍射(powder X-ray diffraction,XRD)是一种应用广泛的无损分析测试技术。在实验教学中,通过XRD对样品进行物相分析,使学生了解粉末X射线衍射仪的基本构造和原理,掌握物相分析的方法,有益于激发学生对科研的兴趣和培养他们的科学思维能力。

Ge/Si(001)量子点组分的掠入射X射线反常衍射测量

利用掠入射X射线反常散射/衍射实验技术对Si(001)上生长的单层和双层Ge量子点的组分分布进行了直接测量;;结果显示;;在Si间隔层厚度为90nm时得到的双层Ge量子点与单层Ge量子点的组分及其分布特征是几乎相同的。

X射线粉末衍射仪在本科实验教学的应用

大型精密仪器在科学研究及实际生产应用中的地位日趋重要,这类仪器如何合理地应用于高校本科实验教学、发挥其在培养学生实验技能和掌握研究方法与实验技术中的作用,是一线实验教师需要认真思考的问题。阐述了X射线粉末衍射仪在本科基础实验课程"现代化学实验与技术"中的实践及应用,包括实验设置的目的、意义及具体实施情况等,旨在促进大型精密仪器与本科实验教学的紧密结合,提升实验教学水平和人才培养质量。

巧妙的构想 大胆的创新——劳厄与X射线衍射的实验

通过劳厄对X射线衍射的实验构想 ,来展现他的思维方法的独创性 ,从中得到对我们的科学研究工作的启迪 .

X射线衍射分析的实验方法及其应用

概要介绍了X射线衍射分析的原理及其相关理论,总结了X射线衍射的各种实验方法,对X射线衍射分析的应用分别进行了叙述,最后对X射线衍射分析的发展进行了展望。

原位变温X射线衍射虚拟仿真实验建设与实践

原位变温X射线衍射实验是物理、化学等相关专业综合和创新性实验项目,基于“以虚代实,虚实结合”的思想开发原位变温X射线衍射虚拟仿真实验系统非常必要。本系统完整地模拟了仪器认知、样品测试、数据计算及应用等实验实景,教学中采用线上线下虚实结合的教学方法,培养学生利用大型仪器解决复杂问题的综合能力和高级思维。