关键词：环境化学分析标准物质
煤炭石油成分分析和物理特性测量标准物质 工程技术特性测量标准物质 物理特性与物理化学特性测量标准物质 土壤标准物质
物相（简称相）是具有某种晶体结构并能用某化学式表征其化学成份（或有一定的成份范围）的固体物质。物相分析包括化学物相分析和物理物相分析两大类，前者是用化学分析的手段（包括某些物理仪器的微区元素分析）测定物相的元素组成和含量，以求得物相的化学式，因此它仅与物相的元素组成相关，而与物相的晶体结构无关；物理物相分析包括形态分析和晶体结构分析两方面。结构分析又有多种方法，但以各种衍射分析最为重要，由于它们以晶体衍射现象为基础，所以衍射相分析既可获得物相的晶体结构，又能获得物相的化学式，因此衍射分析是最直接、应用最广泛的物理相分析方法。
衍射分析方法包括X射线衍射、电子衍射和中子衍射三种，其中X射线衍射使用最广，是一种比较经典、古老的技术。近20年来，由于高功率、高精度、高稳定性和高灵敏度X射线衍射仪的出现，特别是计算机应用于衍射仪的控制和数据处理以后，在X射线衍射分析方面有了许多新进展，如定性分析中的计算机检索、无卡相分析、定量分析中的泽温（Zevin）法等新方法；物相结构分析中多晶衍射花样指标化的计算机方法、多晶衍射数据全结构分析的里特韦尔德（Rietveld）方法等。由于电子衍射和透射电子显微镜结合使用，特别是选区衍射技术的广泛应用，电子衍射物相分析也出现了新的局面，特别是单晶电子衍射花样的物相定性分析有了很大的发展。中子衍射虽然目前只能在少数单位进行实验，但对于结构分析中确定轻元素原子的坐标位置、磁结构的测定和某些固溶体的研究具有特殊意义，因此应用也逐渐增多。
1 X射线衍射分析
物质结构分析最常用的方法是X射线衍射分析（XRD，X-Ray Diffraction），它是基于X射线在晶体中的衍射现象遵守布拉格（Bragg）定律进行分析的。在分析已知化学组成物质的晶体结构时，可由X射线衍射峰的θ值，求出晶面间距，对照ASTM卡片，分析出被测物质的晶体结构。用X射线衍射分析薄膜材料的晶体结构时，应考虑薄膜厚度对分析结果的影响，当基体材料与薄膜材料中有相同的化学成份，并且薄膜的厚度在1～2μm以下时，应注意排除基体背底衍射峰的干扰。物理气相沉积的薄膜，其化学组成往往偏离物质的化学计量，有时还会产生择优取向，导致X射线衍射峰位偏移及各衍射峰的峰强度发生变化，这是在分析中需要注意的问题。
2 电子衍射分析
由于电子束穿透样品的厚度很小，因此电子衍射（ED，Electron Diffraction）是一种薄膜分析的有效手段，它是极薄（厚度为几十或几百埃数量级）表面物相分析的有效方法，而其他衍射法是无法比拟的。使用透射，特别是选区电子衍射分析，有如下特点：
(1)灵敏度很高，就连一个小到几百甚至几十埃的微晶也能给出清晰的电子衍射花样，因此它的检测限很低，特别适用于：①试样量很少，如基体和薄膜表面的氧化和污染分析；②待测物相在样品中含量很低，如晶界的微量沉淀、第二相在晶粒内的早期预沉淀等的分析；③待测物相的尺寸非常小，如结晶开始生成的微晶的分析等。
(2)选区和微区电子衍射一般都给出单晶电子衍射花样，当出现未知新结构时，有时可能比X射线多晶衍射花样易于分析。另一方面，还可以得到有关晶体取向关系的信息，如晶体生长的择优取向、析出相与基体的取向关系等。
（3）电子衍射物相分析可以与电子显微镜衍射相观察同时进行，还能得到有关物相的大小、形态及分布等，如果电子显微镜附带有能谱仪，还能给出分析区域的化学成份。
3 中子衍射分析
随着核反应技术的进步，中子衍射技术（ND，Neutron Diffraction）的应用也日益广泛，在物相分析和磁结构测定方面尤为成功。但由于辐射源的限制以及衍射实验装置庞大、实验周期长等缺点，不能象X射线和电子衍射那样使用方便和广泛。中子衍射具有一些其他两种衍射不具备的特点，因此在下列几方面有独特优势：
(1)在晶体结构分析中，中子衍射是测定轻元素原子位置较好的方法。因为元素的X射线散射振幅和原子序数成正比，所以X射线在研究含氢化合物或者重元素的氧化物、碳化物时不可能得到的大量信息，采用而中子衍射的结构分析（包括多晶试样和单晶试样）就较容易解决。
(2)在薄膜材料和基体材料中，由于一些元素的X射线散射振幅相差很小而难以分辨，而中子衍射则很容易将其分开，还能识别同一元素的各种同位素。
(3)磁结构测定是中子衍射对固体研究的最大贡献之一。由于中子辐射与具有磁矩的原子的相互作用产生附加的磁散射，使中子衍射成为测定晶体磁结构唯一的衍射方法。涉及到的对象有过渡金属及其合金、稀土金属及其合金以及含有磁矩原子的氧化物、硫化物和卤化物等。
