无机非金属材料测试方法复习资料
无机非金属材料测试方法
1无机非金属材料测试技术是研究和解决如何测定无机非金属材料的成份、结构和性能的一门学科。
它是一门技术方法课，是无机非法金属材料专业的一门重要的专业技术课2利用光学显微镜可以对材料的显微结构(100-0.2μm的结构)进行研究。
超显微(0.2~0.01μm)的结构和微观结构(＜0.01μm的结构)3测试技术是材料质量检测的必要手段,研制出来的材料、生产出来的材料其成分、结构、性能是否达到使用要求，是否达到用户要求，是否达到行业标准、国家标准、国际标准，必须采用一定的测试手段进行检测后才能得出结论。
4这种射线实际上是一种与无线电波、可见光、紫外线、γ射线类似的电磁波，它具有以下几个性质： 1. 波长极短 2. 具有波粒二象性 3. 穿透力极强 4.对生物细胞有很强的破坏作用5按成因可将X-Ray分为两类谱线：1连续X射线谱：成因：高速运动的电子撞到阳极时突然减速，动能转变为光能释放出来。
特点：有一个最短波长λ0，在大于最短波长的某一范围内，其波长连续变化。
用途：劳埃法用其作光源。
2特征X射线谱;成因：原子的内层电子被激发造成电子跃迁。
特点：由若干条特定波长的X-Ray构成，波长不连续。
用途：X-Ray衍射分析的主要光源；元素成分分析。
6当外层电子往内层空位跃迁时，其多余的能量不是以X-Ray的形式释放出来，而是传给原子的外层电子使之脱离原子，变成自由电子。
这个过程称为俄歇作用。
由俄歇作用产生的自由电子称为俄歇电子。
7X射线与物质相作用有散射（相干散射、不相干散射）、光电吸收、萤光散射、俄歇电子。
8相干散射：当X光子与原子内的紧束缚电子碰撞时，X光子仅改变运动方向，能量没有损失。
这种散射线的波长与入射线的波长相同，并具有一定的相位关系，它们可以互相干涉，形成衍射图样，故称相干散射。
X-Ray衍射分析就是利用这种散射。
9非相干散射：当X光子与自由电子或束缚很弱的电子碰撞时，不仅运动方向发生变化，而且能量也发生变化。
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无机非金属材料学总复习
烧结范围：软化温度与烧结温度之差(2分)。
触变性：黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，（1分）黏度会降低而流动性增加，静止后逐渐恢复原状。
（1分）粉体团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接形成的由多个颗粒形成的较大的颗粒团簇的现象。
粒度分布：粉体中不同粒度区间的颗粒含量。
实心注浆：泥浆中的水分被模型吸收，注件在两模之间形成，没有多余泥浆排出的一种注浆方法。
空心注浆：是将泥浆注入模型，当注件达到要求的厚度时排出多余的泥浆而形成空心注件的方法。
（2分）釉下装饰：在生坯或素坯上加彩后，施以透明釉经高温1200）一次烧成的装饰方法。
釉上装饰：在烧成后的制品上进行彩饰加工的方法。
（1分）通过彩绘、贴花等方法加彩后，进行低温烧成（750-850℃），获得丰富多采的效果。
（1分）熔块釉一般来说，凡烧成温度有较大幅度降低（如降低幅度在80～100℃以上者）且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。
快速烧成指的是产品性能无变化，而烧成时间大量缩短的烧成方法。
由高岭石分解物形成的粒状或鳞片状莫来石成为一次莫来石。
由长石熔体形成的针状莫来石称为二次莫来石。
相界：不同成分晶粒间的交界处或不同相间的交界处称为相界面。
晶界：结晶方向不同的、直接接触的同成分晶粒间的交界处，称为晶界（晶粒间界或粒界）。
（2分）黏土：是自然界中硅酸盐岩石经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块壮矿物（1分），是多种微细矿物和杂质的混合体（1分）。
坯釉适应性坯釉适应性是指熔融性能良好的釉熔液，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体，不开裂也不剥落的能力。
（1）釉的膨胀系釉与坯的膨胀行为是决定两者之间能否良好固着的因素。
如果釉的膨胀系数大于坯的膨胀系数，则在冷却过程中，釉层收缩比坯层大，釉中便保留下永久张应力。
釉的膨胀系数小于坯的膨胀系数，釉中便保留下永久压应力。
要使坯釉适应性好则须使釉中保持压应力。
无机非金属材料研究方法重点
材料研究方法重点一、光学显微分析（一）晶体光学基础1、自然光经过某些物体的反射、折射及吸收等作用，得到只在一个固定方向振动的光波，这种光波被称为偏振光，简称偏光。
2、光性均质体：在光学性质上显示各向同性的物体。
一切非晶质体，对称性极高的立方（等轴）晶系的晶体属于光性均质体。
特点：光波在均质体中的传播速度不因传播方向的变化而变化。
3、光性非均质体：在光学性质上显示各向异性的物体。
中级晶族和低级晶族的晶体属于光性非均质体，中级晶族的晶体有一根光轴，称为一轴晶；低级晶族的晶体有两根光轴，称为二轴晶。
4、光性非均质体光率体：一轴晶光率体为以c轴为旋转轴的旋转椭球体（二轴椭球体）；二轴晶光率体为三轴椭球体，三个互相垂直的轴代表了二轴晶的三个主要光学方向，称为光学主轴(简称主轴)。
（二）偏光显微镜1、物镜的分辨率是物镜重要的性能指标，是指物镜分辨物体上细微特征的本领，具体来说就是能够分开两点之间的最短距离。
显微镜的分辨率取决于物镜的分辨率，而与目镜无关。
2、提高显微镜的分辨率的措施：（1）降低波长λ值；（2）增大观察试样与物镜前透镜间介质折射率N的值；（3）增大孔径半角α以提高数值孔径。
3、利用偏光显微镜系统研究透明矿物的光学性质，一般按下面三个光学系统和程序进行：单偏光、正交偏光和聚敛偏光（锥光）。
（1）单偏光系统是指只使用下偏光镜，推出上偏光镜、勃氏镜和拉索聚光镜的光学系统，它是其它光学系统的基础。
A、根据晶体不同的形貌特征划分为自形晶、半自形晶、他形晶。
B、矿物的解理：矿物晶体在外力作用下沿一定方向裂开成光滑平面的性质。
C、矿物的糙面：P24。
D、贝克线：当缓慢提升镜筒时，贝克线移向折射率较高的矿物一边；下降镜筒时，贝克线朝向折射率较低的矿物一边移动，根据贝克线的移动规律，可以比较相邻两种矿物的折射率大小。
（2）同时使用上、下两个偏光镜，并使两者振动方向互相垂直，构成近似平行传播的正交偏光系统。
A、消光现象：在上、下偏光镜之间放置非均质体薄片时，对于垂直于光轴的切片，由于光率体的切面为圆切面。
无机非金属材料复习重点
一．名词解释：无机非金属材料：无机非金属材料是由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐等物质组成的材料。
陶瓷的显微结构是指各类显微镜所能观察到的结构相.显微结构描述结构中所有的相区及所包含的缺陷。
显微结构应包括: 晶粒和气孔的尺寸大小及分布，相组成及分布，晶界特性、缺陷及裂纹，还包括组成均匀性、畴结构等等。
高温荷重软化温度耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度，表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力，即指耐火材料试样在固定压力下，不断升高温度，试样发生一定变形量和坍塌时的温度。
不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。
复合材料是指把两种以上在宏观上不同的材料，合理的进行复合，在新制得的材料中，原来各材料的特性得到充分的应用，并且得到了单一材料所不具有的新特性。
桥氧和非桥氧的概念。
（1）桥氧（或公共氧、非活性氧）：有限四面体群中连接两个Si4+的氧，其电价已饱和，一般不再与其它正离子配位。
（2）非桥氧（或非公共氧、活性氧）：有限四面体群中只有一侧与Si4+相连接的氧。
热容：是质点热运动的的能量随温度变化的一个物理量，是物体温度升高1K所需要增加的热量。
温度不同，物体的热容不一定相同。
电子显微分析：是利用聚焦电子束与试样相互作用所产生的各种物理信号，分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成的分析方法，包括透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针X射线显微分析等。
玻璃的概念：一般定义：经熔融冷却基本上不结晶的无机固体物质科学定义：具有玻璃转变现象的非晶态物质无机纤维：是由矿石与焦炭按比例经高温熔融经离心而产出。
二、简答题1、简述耐火材料主晶相与基质的两种结合形态陶瓷结合（硅酸盐结合）与直接结合。
陶瓷结合又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合，如普通镁砖中硅酸盐基质与方镁石之间的结合。
无机非金属材料-研究方法-期末考试重点总结
Ｘ射线：波长很短的电磁波特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线.连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线,也称多色X射线。
荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子内层电子击出，被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线二次特征辐射：利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线Ka辐射：电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线相干辐射：X射线通过物质时在入射电场的作用下，物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动，同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线,称之为经典散射。
由于散射波与入射波的频率或波长相同,位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干条件，称为相干散射非相干辐射：散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K层填补空白，剩下的能量不是以辐射原子散射因子:为评价原子散射本领引入系数f (f≤E），称系数f为原子散射因子。
他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果结构因子:定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响多重性因素：同一晶面族｛hkl}中的等同晶面数系统消光:原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象吸收限1 x射线的定义性质连续X射线和特征X射线的产生X射线是一种波长很短的电磁波X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。
呈直线传播,在电场和磁场中不发生偏转;当穿过物体时仅部分被散射.对动物有机体能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。
连续X射线根据经典物理学的理论,一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。
由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同,因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱.特征X射线处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向,此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。
第14讲无机非金属材料2024年高中化学学业水平考试必备考点归纳与测试(新教材专用)(原卷版)
第14讲无机非金属材料目录...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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考点一传统无机非金属材料 (1)考点二硅和二氧化硅 (2)考点三新型无机非金属材料 (3)...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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1．知道传统的无机非金属材料陶瓷、玻璃、水泥的制备原料、成分及其主要应用。
2．结合具体实例了解新型无机非金属材料的结构特点、性能及其主要应用。
3．了解制备高纯度硅的化学原理。
4．能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料能解释使用注意事项，并能科学合理使用。
考点一传统无机非金属材料1．硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了，每个Si结合个O，在中心，在四面体的4个顶角。
硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度、溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
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一、名词解释拉曼位移：拉曼散射光与入射光频率之差。
相对强度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。
(必考)积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。
(必考)系统消光：把由于F HKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。
（重点）X射线衍射方向：是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。
（重点）明暗场像：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗像，无衍射的为明像，这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，有衍射的为明像，这样形成的为暗场像。
（重点）透射电镜的点线分辨率：点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。
（重点）拉曼效应：散射光中散射强度中约有1%的光频率与入射光束的频率不同。
除在入射光频率处有一强的瑞利散射线外，在它的较高和较低频率处还有比它弱得多的谱线。
二次电子：二次电子是指在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的原子的核外电子。
背散射电子：背散射电子是指入射电子与试样的相互作用经多次散射后，重新逸出试样表面的电子。
差热分析：是指在程序控制温度下，测量物质和参比物的温度差与温度关系的一种方法。
差示扫描量热法：是把试样和参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对时间关系的一种技术。
光电效应：当具有一定能量hv的入射光子与样品的原子互相作用时，单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电子就获得能量。
如果该能量大于该电子的结合能Eb，该电子就将脱离原来受束缚的能级；若还有多余的能量可以使电子克服功函数W，则电子就成为自由电子、并获得一定的动能Ek并且hv=Eb+Ek+W。
该过程为光电效应。
化学位移：由于原子所处的化学环境不同而引起的原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱线的位移，这种现象成为化学位移。
Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。
二、简答题1.X射线谱有哪两种类型？其含义是什么？（重点）两种类型：连续X射线谱和特征X射线谱连续X射线谱：指X射线管中发出的一部分包含各种波长的光的光谱。
从管中释放的电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱特征X射线谱：也称标识X射线谱，它是由若干特定波长而强度很大的谱线构成的，这种谱线只有当管电压超过一定数值Vk(激发电压)时才能产生，而这种谱线的波长与X射线管的管电压、管电流等工作条件无关，只取决于阳极材料，不同金属制成的阳极将发出不同波长的谱线，并称为特征X射线谱3.何谓Kα射线？何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？哪种射线波长短？X射线衍射用的是哪种射线？为什么Kα射线中包含Kα1和Kα2？（重点）Kα是L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，Kβ射线是M壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线；Kα比Kβ强度大，因为L层电子跳入K层空位的几率比M层电子跳入K层空位的几率大；Kβ波长短；X射线衍射用的是Kα射线；Kα射线是由Kα1和Kα2组成，它们分别是电子从L3和L2子能级跳入K层空位时产生的。
4.晶体对X射线的散射有哪两类？四种基本类型的空间点阵是什么？（重点）晶体对X射线的散射有相干散射和不相干散射。
简单立方、体心立方、面心立方、底心立方。
5.结构因子的概念和影响因素。
（重点）结构因子的绝对值为一个晶胞的想干散射振幅与一个电子的想干散射振幅的比值。
结构因子只与原子的种类和在晶胞中的位置有关，而不受晶胞形状和大小的影响。
6.晶体使X射线产生衍射的充分条件是什么？何谓系统消光？（重点）充分条件是同时满足布拉格方程和F HKL≠0.系统消光：把由于F HKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。
7.粉晶X射线衍射卡片（JCPDS或PDF卡片）检索手册的基本类型有哪几种？字母索引按物质英文名称的字母顺序哈那瓦尔特索引8条强线按d值相对强度递减顺序排列芬克索引8条最强线以按d值递减顺序排列8.对一张混合物相的X射线衍射图进行定性分析时，应注意哪几个问题？优先考虑哪些衍射线？为什么？衍射仪用粉末试样的粒度是多少？（重点）（1）d值比相对强度更为重要，核对时d值必须相当符合，一般只能在小数点后第二位有分歧；（2）重视小角度区域的衍射线，即低角度的d值比高角度的d值更重要；（3）强线比弱线重要；（4）特征线（即不与其它线重叠的线）重要；（5）结合其它信息，如成份、热处理过程等等；（6）借助其它分析测试方法共同表征。
优先考虑小角度区域的衍射线，强线及特征线。
粉末粒度是10~40μm.9.电子束与物质相互作用可以获得哪些信息？a,透射电子b,二次电子c,背散射电子d,特征X射线e,阴极荧光f,俄歇电子g,吸收电子10.扫描电镜的放大倍数？（重点）扫描电镜的放大倍数：电子束在荧光屏上扫描振幅与入射电子束在样品表面的扫描振幅之比11.简述电子透镜缺陷的种类及产生的原因.（重点）a,球差——由于电磁透镜近轴区和远轴区对电子束汇聚能力不同引起。
b,色差——由于成像电子波长不同引起。
c,轴上像散——由于透镜磁场不是理想旋转对称磁场引起。
d,畸变12.透射电子显微镜的电子显微图像包括哪几种类型？（重点）相位衬度、质厚衬度、衍射衬度13.散射衬度与什么因素有关？这种图像主要用来观察什么？散射衬度也称为质厚衬度，它是指穿过样品且散射角度小的那些电子即弹性散射所形成的衬度，散射衬度与样品的密度、原子序数、厚度等因素有关。
这种图像主要用来观察非晶试样和复形膜样品所成图像。
14.衍衬象的衬度是怎么产生的？利用这种图像可观察干什么？衍射衬度是由晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同而形成的衬度。
根据衍射衬度原理形成的电子图像称为衍射衬度像。
利用这种图像可观察晶体缺陷，如位错、层错等。
15.何谓明场象？何谓暗场象？中心暗场像与偏心暗场像哪个分辨率高？（重点）明场象是指用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗象，无衍射的为明象。
暗场像指用物镜光栏挡去透射束及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，有衍射的为明像。
因为偏心暗场像衍射束偏离光轴，暗场像朝一个方向拉长，分辨率低；中心暗场像无畸变，分辨率高。
16.何谓二次电子？扫描电镜中二次电子像的衬度与什么因素有关？为什么？最适宜观察什么？（重点）二次电子是指在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的原子的核外电子，二次电子的衬度与两个因素有关：（1）入射电子的能量，入射电子能量在2-3KW时，二次电子发射系数达到最大，衬度明显（2）入射电子束在试样表面的倾斜角度，因为δ（θ）=δ0/cosθ,当倾斜角度增加时，二次电子发射系数增大，衬度也明显。
二次电子像也最适宜观察试样的表面形貌。
17.何谓背散射电子？扫描电镜中背散射电子衬度与什么因素有关？为什么？最适宜观察什么？（重点）背散射电子是指入射电子与试样的相互作用经多次散射后，重新逸出试样表面的电子。
背散射电子衬度与试样的形貌及成分有关，因为背散射电子的产额随试样原子序数的增大而增大，其来自试样表面几百纳米的深度范围。
背散射电子衬度最适宜观察试样的平均原子序数兼形貌。
18. X射线显微分析方法有哪三种？（重点）分析方法：定点分析、线扫描分析、面扫描分析19.差热分析（DTA）的定义是什么？（重点）差热分析（DTA）是指在程序控制温度下,测量物质和参比物的温度差与温度关系的一种方法。
20.差示扫描量热分析（DSC）的定义是什么？（重点）差示扫描量热分析是把试样和参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对温度或时间关系的一种技术。
21.在差热分析曲线上一个峰谷的温度主要用什么来表征？哪个受实验条件影响小？主要用外推始点温度和峰值温度来表征。
其中外推始点温度受实验条件影响小。
22.如何确定外推始点温度？（重点）曲线开始偏离基线那点的切线与曲线最大斜率的切线的交点。
23.影响差热曲线主要因素有哪些？（重点）内因：晶体结构、阳离子电负性、离子半径及电价、氢氧离子浓度。
外因：加热速度、试样形状、称量及装填、气氛和压力、试样粒度。
24.分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件？（1）振动频率与红外光谱段某频率相等；（2）振动分子有偶极矩变化。
25.红外吸收光谱的产生，主要由于分子中什么能级的跃迁？（重点）是振动或转动能级。
26.H2O和CO2分子有几种振动形式？H2O:对称伸缩振动、非对称伸缩振动、剪式弯曲振动CO2:对称伸缩振动、非对称伸缩振动、弯曲振动(必考)27.X射线光能谱是一种什么分析方法？利用X射线光子激发原子的内层电子，产生光电子：不同元素的内层能级的电子结合能具有特定的值；通过测定这些特定的值可定性鉴定除H和He之外的全部元素；对峰的强度采用灵敏度因子法进行定量分析。
28.何谓化学位移？由于原子所处化学环境不同而引起原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱线的位移，该现象称为化学位移。
29.XPS伴线有哪些？（重点）俄歇线、X射线卫星线、多重劈裂线、振激振离线、能量损失线、鬼线30.红外与拉曼活性判断规律？指出下列分子的振动方式哪些具有红外活性，哪些具有拉曼活性。
为什么？（1）O2(2)H2(3)H2O的对称振动、非对阵振动和弯曲振动（4）CO2的对称振动、非对称振动和弯曲振动活性判断规律：偶极矩变有红外活性，反之没有。
极化率变有拉曼活性，反之没有。
有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性，则另一非话性。
无对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼都是有活性的。
（1）O2 和H2分子的振动具有拉曼活性，因为其振动中并没有偶极矩的变化，有极化率的变化。
（2）H2O的对称振动、非对阵振动和弯曲振动对红外和拉曼都具有活性，因为水分子为无对称中心的分子，其振动同时使偶极矩和极化率产生变化。
（3）CO2为中心对称分子，CO2的对称振动不伴随偶极矩的变化，但有极化率的变化，所以这种振动无红外活性，有拉曼活性。
对于非对称振动和弯曲振动有偶极矩的变化，所以这两种振动有红外活性，无拉曼活性。
二、综合题1，尺寸小于5μm的矿物的形貌观察分析——扫描电镜扫描电镜的试样为块状或粉末颗粒，具有相当的分辨率，一般为3~6nm，最高可达2nm。
2，有机材料中化学键的分析鉴定——红外光谱分析红外光谱法主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析。
其中，红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并判断分子的立体结构3，多晶材料的物相分析——X射线物相分析（XRD）粉末照相法（粉末法或粉晶法）和衍射仪法可用来进行物相定性、定量分析，测定晶体结构，晶粒大小及应力状态，还可以用来精密测定晶格常熟等。