Приготовление опытных образцов

При исследовании поликристаллов готовится плоский образец: порошок, нанесенный на плоскость держателя, либо спрессованная таблетка, либо срез массивного поликристаллического образца. Оптимальный размер частиц в образце.

Подготовленные опытные образцы передаются инженеру-рентгенологу для съемки дифрактограмм. Исследователь должен знать условия съемки:

• — интервал углов 0, в котором производится съемка, зависящая от индивидуальности вещества;
• — скорость съемки чаще 2—4°/мин.

Рентгеновские аппараты устанавливают в специально оборудованном для рентгеновских исследований помещении.

Исследователь получает на диаграммной ленте дифракционные линии с определенной интенсивностью в заданной области углов отражении (20).

Расшифровка дифрактограмм.

Современные приборы для РФА оборудованы компьютерами, которые позволяют получать данные в электронном формате.mdi. Затем, используя программный пакет «PeakFind», можно автоматически рассчитать межплоскостные расстояния, соответствующие каждому пику дифрактограммы, и оценить их интенсивность. Полученные значения межплоскостных расстояний и относительных интенсивностей сравнивают с имеющимися литературными данными.

Такие сведения в настоящее время наиболее полно представлены в Рентгенометрической картотеке, издаваемой Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), в картотеке Powder Diffraction Fiele JCPDSD—ICDD PDF2, а также в справочной литературе.

Начинают фазовый анализ с выяснения присутствия одной наиболее вероятной фазы. Для этого литературные значения d/n и J_HKL линий этой фазы сопоставляют с d/n и J_HKL дифрактограммы. Сопоставление начинают с самых сильных рефлексов (по справочным данным). В большинстве случаев для надежной идентификации фазы достаточно совпадений 3—4 линии. После отождествления первой фазы пересчитывают относительные интенсивности оставшихся надифрактограмме рефлексов, приняв самый сильный за 100%. Затем тем же способом определяют наличие следующих предполагаемых фаз и т. д.

Иногда линии разных фаз могут накладываться, т. е. одна и та же линия на дифрактограмме может принадлежать одновременно нескольким фазам. В этом случае для надежной идентификации анализируют 5—10 линий или увеличивают разрешающую способность дифрактограммы (съемку ведут малой скоростью 0,5; 1; 2 градуса в минуту).

Далее, если какой-либо фазы содержится мало и линии этой фазы очень слабые, то применяют следующие приемы съемки:

• — проводят при более высокой интенсивности в области углов наиболее сильных линий этого соединения;
• — измельчают образец, чтобы увеличить число «отражающих плоскостей»;
• — вращают образец во время съемки;
• — подбором фильтров монохроматоров уменьшают фон дифрактограммы;
• — сокращают скорость съемки.

Данные РФА не всегда позволяют четко расшифровывать фазы, присутствующие в материале, особенно, если вопрос касается установления примесных материалов, так как рентгеновские лучи порой идентифицируют фазу, если она содержится в количестве 2, а иногда, начиная с 5%. Поэтому полученные данные необходимо подтвердить другими методами анализа, например, инфракрасной спектроскопией (ИКС), исследованием под микроскопом.

По характеру дифрактометрической кривой можно определить, находится ли материал в кристаллическом или аморфном состоянии.

На рис. 88—90 приведены примеры расшифрованных рентгенограмм цементного камня и комбинированных полимерцементных композиций, содержащих нанодисперсный оксид алюминия, полученных на приборе «STADI-Р» (фирма Stoe, Германия).

Видно, что на рентгенограмме чистого цементного камня присутствуют линии, соответствующие новообразованиям на основе клинкерных минералов: продуктов гидратации алита (C₃SH₂), белита (гиллербрандит C₂SH, В и С форма) и трехкальциевого алюмината.

Рис. 88. Рентгенограмма чистого цементного камня.

Рис. 89. Рентгенограмма композиции цемента с 2,5% полимера PAV-23.

Рис. 90. Рентгенограммы композиции цемента с 2,5% полимера PAV-23 и 2% нанодисперсного А1₂0,.

В композиции, содержащей полимер, также обнаруживаются линии, соответствующие новообразованиям на основе клинкерных минералов, и линии, указывающие на присутствие в данном составе эттрингита. Также присутствует Са (ОН)₂. Линии средней интенсивности свидетельствуют о наличии в данном составе кальцита СаС0₃, который может образовываться при карбонизации продуктов гидратации цементного камня.

В композиции, содержащей полимер и оксид алюминия, также обнаруживаются линии, соответствующие новообразованиям на основе клинкерных минералов, а также линии, указывающие на присутствие в данных составах значительного количества закристаллизованных алюминийсодержащих гидратных фаз: С₄АН,₃, С, АН₆.