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粘土矿物混层鉴定主要依据与已有衍射图或NewMod软件计算衍射图及其数据对比进行。目前仅美、俄和法国学者完成了粘土矿物混层的理论计算(都未公开核心算法)。美国学者Reynolds历经30年的努力在美国科学基金的资助下于1985年最先完成混层的理论计算并编辑了NewMod软件而据领先地位。其他学者可购买NewMod或使用已有数据进行研究。本申请根据衍射图由d值和强度二要素构成原理,从粘土矿物混层衍射角与衍射强度受层结构、角度极化和干扰诸因子影响的定量关系式及申请者提出的测量条件与衍射峰形态的关系出发,拟完成具有实验波动曲线的粘土矿物混层衍射图的理论计算,使计算的混层衍射图可与实验衍射图直接对比,克服NewMod的这一缺点,并通过与各种已有和采集的混层样品在各种实验条件下所测试衍射图的对比进行验证,由此达到计算具有实验条件的粘土矿物混层衍射图并用于粘土矿物混层鉴定的目的。赶超世界先进水平。
批准号 |
40872034 |
项目名称 |
粘土矿物混层X射线衍射图的理论计算与应用 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
D0203 |
项目负责人 |
王河锦 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
北京大学 |
研究期限 |
2009-01-01 至 2009-12-31 |
支持经费 |
17(万元) |
粘土矿物分析是对粒径小于0.01毫米(粘土)的碎屑矿物进行定性和定量分析的方法。该种分析方法包括有:染色分析、X射线晶体结构分析、X射线衍射分析、差热分析、光谱分析、激光显微光谱分析、电子显微镜分析、...
x射线荧光和x射线衍射的区别在于前者是对材料进行成份分析的仪器,而后者则主要是对材料进行微观结构分析以便确定其物理性状的设备。
X射线衍射仪(XRD)是矿物学研究领域内的主要仪器,用于对结晶物质的定性和定量分析。X射线荧光光谱仪(XRF)是通过测定二次荧光的能量来分辨元素的,可做定量或定性分析。两种仪器构造与使用对象不同,XR...
SEM/EDAX对混层粘土矿物的研究及其与生油关系的探讨
M-I1)混层矿物的鉴别和混合层中I百分含量的测定,是从成岩作用出发研究石油生成、运移的一项重要工作。 泥岩中M-I混层矿物分析,最常用的一种分析方法是x射线粉末衍射法,但此法在某些方面尚存在问题。我们采用扫描电镜在观察形貌同时用x射线能量色散分析对M-混层矿物进行鉴别和比值测定,得到较好的效果。 泥岩在成岩作用期间,由于温度的变化,使有机质和无机质成分发生了转化。A·EI福斯科罗斯等(1976年)研究粘土成岩阶段的矿物学和化学指标与有机质R~0和烃类的形成建立相互关系,80年他们又研究了砂岩自生粘土中混层矿物的形成与石油的生成以及排烃时间是一致的。
X 射线衍射技术已经成为最基本、最重要的一种结构测试手段,其主要应用主要有以下几个方面:
物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面,分定性分析和定量分析。前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较,确定材料中存在的物相;后者则根据衍射花样的强度,确定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用。
结晶度定义为结晶部分重量与总的试样重量之比的百分数。非晶态合金应用非常广泛,如软磁材料等,而结晶度直接影响材料的性能,因此结晶度的测定就显得尤为重要了。测定结晶度的方法很多,但不论哪种方法都是根据结晶相的衍射图谱面积与非晶相图谱面积决定。
精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。溶解度的变化往往引起点阵常数的变化;当达到溶解限后,溶质的继续增加引起新相的析出,不再引起点阵常数的变化。这个转折点即为溶解限。另外点阵常数的精密测定可得到单位晶胞原子数,从而确定固溶体类型;还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。
基本构成
(1) 高稳定度X射线源 提供测量所需的X射线, 改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长, 调节阳极电压可控制X射线源的强度。
(2) 样品及样品位置取向的调整机构系统 样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。
(3) 射线检测器 检测衍射强度或同时检测衍射方向, 通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。
(4) 衍射图的处理分析系统 现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统, 它们的特点是自动化和智能化。
油田录井
Olympus便携式X 射线衍射仪BTX可能直接分析出岩石的矿物组成及相对含量,并形成了定性、定量的岩性识别方法,为录井随钻岩性快速识别、建立地质剖面提供了技术保障。
每种矿物都具有其特定的X 射线衍射图谱,样品中某种矿物含量与其衍射峰和强度成正相关关系。在混合物中,一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关,这就是X 射线衍射做相定量分析的基础。X 射线衍射是晶体的"指纹",不同的物质具有不同的X 射线衍射特征峰值(点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等),结构参数不同则X 射线衍射线位置与强度也就各不相同,所以通过比较X 射线衍射线位置与强度可区分出不同的矿物成分。X 射线衍射仪主要采集的是地层中各种矿物的相对含量,并系统采集各种矿物的标准图谱,包括石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、黄铁矿等近30 种矿物成分,通过矿物成分的相对含量就可以确定岩石岩性,为现场岩性定名提供定量化的参考依据,提高特殊钻井条件下岩性识别准确度。
当一束单色X射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度,与晶体结构密切相关。这就是X射线衍射的基本原理。
1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格方程:2dsinθ=nλ
式中d为晶面间距;n为反射级数;θ为掠射角;λ为X射线的波长。布拉格方程是X射线衍射分析的根本依据。
Darwin的理论称为X射线衍射运动学理论。该理论把衍射现象作为三维Frannhofer衍射问题来处理,认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关,而且散射线通过晶体时不会再被散射。虽然这样处理可以得出足够精确的衍射方向,也能得出衍射强度,但运动学理论的根本性假设并不完全合理。因为散射线在晶体内一定会被再次散射,除了与原射线相结合外,散射线之间也能相互结合。Darwin不久以后就认识到这点,并在他的理论中作出了多重散射修正。
Ewald的理论称为动力学理论。该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用,认为入射线与衍射线在晶体内相干地结合,而且能来回地交换能量。两种理论对细小的晶体粉末得到的强度公式相同,而对大块完整的晶体,则必须采用动力学理论才能得出正确的结果。