X射線衍射在考古與文化遺產保護中的應用：文物材料鑒定與工藝研究

文物保護與修復應用（1）腐蝕產物鑒定青銅病治理：識別有害銹（堿式氯化銅Cu?(OH)?Cl）與穩定銹（孔雀石Cu?(OH)?CO?）。石質文物鹽害：檢測NaCl、NaNO?等可溶鹽結晶（導致石材粉化）。（2）修復材料適配性兼容性評估：比較現代修復材料（如納米氫氧化鈣Ca(OH)?）與原始礦物的晶體匹配度。老化測試：加速老化實驗中石膏→硬石膏（CaSO?）的相變監測。（3）真偽鑒別現代仿品識別：檢測釉料中的鋯英石（ZrSiO?，20世紀合成特征）。青銅器銹層中α-Fe?O?（現代酸蝕處理痕跡）。 研究藥物-輔料相互作用。桌面型小型X射線衍射儀應用于化學化工催化劑載體結構分析

X射線衍射在能源行業中的應用：核燃料與燃料電池材料研究

核燃料材料研究（1）核燃料芯體表征鈾/钚氧化物燃料：定量分析UO?/PuO?固溶體的晶格參數變化（如(U,Pu)O?的螢石結構收縮率）檢測輻照損傷導致的缺陷簇（衍射峰寬化分析）新型燃料體系：UN（氮化鈾）與UC（碳化鈾）的相純度控制（避免U?N?雜質相）事故容錯燃料（ATF）中SiC包覆層的結晶質量評估（2）輻照效應研究原位輻照實驗：同步輻射XRD實時監測UO?晶格腫脹（中子輻照模擬裝置聯用）裂變產物相鑒定（如Mo-Ru-Pd合金相的析出行為）輻照后檢驗（PIE）：乏燃料中次生相的鑒別（如BaMoO?、Cs?UO?）（3）核廢料處理材料陶瓷固化體：驗證钚玻璃固化體的非晶態程度（如硼硅酸鹽玻璃的短程有序結構）檢測Synroc（鈦酸鹽陶瓷）中ZrTiO?等穩定相的生成地質儲存研究：分析膨潤土緩沖材料（蒙脫石）在輻射下的層間收縮 X射線粉末衍射儀售后服務評估尾礦資源化潛力。

X射線衍射儀在環境科學中的應用：污染物檢測與土壤修復監測

在污染物鑒定、土壤修復監測和環境風險評估方面。通過分析環境樣品（如土壤、沉積物、大氣顆粒物）中的礦物組成和晶體結構，XRD能夠提供污染物賦存狀態、遷移轉化規律及修復效果等關鍵信息。

污染物檢測與表征（1）重金屬污染物的形態分析關鍵應用：鑒別土壤/沉積物中重金屬的賦存礦物相（如PbSO?、CdCO?、As?O?），比單純元素檢測更能反映生物有效性。區分自然來源與人為污染（如方鉛礦（PbS）vs. 鉛鉻黃（PbCrO?，工業顏料））。典型案例：鋅冶煉廠周邊土壤中鋅的形態鑒定（ZnO、ZnS、ZnFe?O?）決定修復策略選擇。礦區砷污染土壤中毒砂（FeAsS）與臭蔥石（FeAsO?·2H?O）的毒性差異分析。（2）有機污染物的結晶態檢測多環芳烴（PAHs）：部分高熔點PAHs（如蒽、芘）在土壤中以微晶形式存在，XRD可檢測其結晶度變化。農藥殘留：如DDT在老化土壤中可能形成晶體包覆層，影響降解效率。（3）大氣顆粒物源解析礦物粉塵：區分自然源（石英、黏土）與工業排放（石膏、方解石）。人為污染物：識別燃煤飛灰中的莫來石（3Al?O?·2SiO?）與赤鐵礦（Fe?O?）。

X射線衍射在考古與文化遺產保護中的應用：文物材料鑒定與工藝研究

文物材料鑒定與溯源（1）陶瓷與釉料分析胎體成分鑒定：區分高嶺土、伊利石等黏土礦物，追溯原料產地（如中國景德鎮瓷石vs. 歐洲高嶺土）。典型案例：通過石英/莫來石比例判定青白瓷燒成溫度（宋代約1200-1300℃）。釉層物相解析：檢測析晶相（如硅灰石CaSiO?）揭示釉料配方（如唐三彩鉛釉的PbSiO?特征峰）。鑒別仿古釉與現代合成顏料（如鈷藍CoAl?O? vs. 古代鈷料中的As雜質）。（2）金屬文物研究合金相組成：青銅器的α相（Cu-Sn固溶體）與δ相（Cu??Sn?）比例反映鑄造工藝。鐵器銹蝕產物鑒別（磁鐵礦Fe?O? vs. 針鐵礦α-FeOOH）。表面處理技術：檢測"黑漆古"銅鏡表面的SnO?晶體（人工硫化處理證據）。（3）古代顏料與壁畫礦物顏料庫建立：朱砂（HgS）、石青（2CuCO?·Cu(OH)?）、雌黃（As?S?）等特征衍射峰數據庫。案例：敦煌壁畫中氯銅礦（Cu?(OH)?Cl）的發現揭示唐代綠色顏料配方。老化機理研究：白堊（CaCO?）→石膏（CaSO?·2H?O）的相變指示環境酸化侵蝕。 文物鑒定無需取樣即可獲得準確數據。

小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）在超導材料精細結構分析中的應用雖面臨挑戰（如弱信號、復雜相組成），但通過針對性優化，仍可為其合成、相純度和結構演化研究提供關鍵數據支持。

MgB?及其他常規超導體關鍵問題：雜質相檢測：合成中易生成MgO（衍射峰與MgB?部分重疊）。碳摻雜效應：C替代B導致晶格收縮（a軸變化）。解決方案：Kα?剝離：軟件去除Kα?峰干擾，提高峰位精度。納米尺度分析：Scherrer公式估算晶粒尺寸（影響磁通釘扎）。（4）新型超導材料探索（如氫化物、拓撲超導體）應用場景：高壓合成產物：檢測微量超導相（如H?S的立方相）。拓撲絕緣體復合：Bi?Se?/超導異質結的界面應變分析。限制：臺式XRD難以實現高壓原位測試（需金剛石對頂砧附件）。 研究地質構造應力歷史。便攜式多晶XRD衍射儀應用燃料電池電解質材料晶體穩定性分析

主要鑒別玉石文物真偽。桌面型小型X射線衍射儀應用于化學化工催化劑載體結構分析

X射線衍射儀（XRD）是一種基于X射線與晶體材料相互作用原理的分析儀器，通過測量衍射角與衍射強度，獲得材料的晶體結構、物相組成、晶粒尺寸、應力狀態等信息。

考古與文化遺產保護：文物材料鑒定與工藝研究在考古和文物保護中，XRD可無損分析陶瓷、顏料、金屬文物等的成分和制作工藝。例如，通過分析古代陶瓷的礦物組成，可推斷其燒制溫度和原料來源。在壁畫保護中，XRD可鑒定顏料成分（如朱砂、孔雀石），指導修復方案。此外，XRD還可用于鑒別文物的真偽，如通過分析青銅器的腐蝕產物判斷其年代。 桌面型小型X射線衍射儀應用于化學化工催化劑載體結構分析