X射线衍射仪是一种利用X射线衍射原理测定物质结构的仪器，其原理是将X射线照射到样品上，通过观察衍射现象来确定样品的晶体结构和晶格常数，每种晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布规律，已成为材料表征和晶体学分析的常用手段之一，常用于物相鉴别、应力应变分析、粒径分析等，广泛应用于材料、地矿、环境、能源等领域。
地科院现有日本理学D/Max Rapid II 微焦斑X射线衍射仪和MiniFlex 600台式粉末X射线衍射仪，可为微小样品提供高亮度的入射X射线，便于对样品进行微区晶体结构、晶体取向、残余应力分析，不仅可完成常规XRD的测试功能，还可对微量样品、液体样品、薄膜样品、纤维状样品进行表征和分析，可较好兼顾测量强度与角度分辨率，操作简单，方便快捷。
一、优秀的仪器性能
日本理学D/Max Rapid II 微焦斑X射线衍射仪关键性能指标：
X光源类型 |
管电压 |
管电流 |
最大输出功率 |
电子束焦斑尺寸 |
2θ测量范围 |
铜阳极转靶 |
20~60 kV |
10~30 mA |
1200 W |
≤70 μm×70 μm |
-47°~163° |
日本理学MiniFlex 600台式粉末X射线衍射仪关键性能指标：
X光源类型 |
管电压 |
管电流 |
最大输出功率 |
测角仪半径 |
铜靶真空管 |
15~40 kV |
2~15 mA |
600 W |
150mm |
二、广泛的应用领域
X射线衍射仪适用于各类固体块状及粉末样品，常用于材料物相鉴别、织构分析、晶粒表征和原位实验等，在岩矿、金属、催化剂及各类晶体学表征等诸多领域均有广泛应用。
1. 岩矿
X射线衍射仪是矿物表征的重要工具，可以快速识别岩矿样品中的矿物物相。此外X射线衍射仪也可以通过衍射信号的强度，半定量分析各矿物相在样品中所占比例。
1) 使用X射线衍射表征方解石和钾长石在经过模拟蚯蚓肠道消化液的溶蚀前后的物相变化，可知溶蚀过程中并未出现新矿物。通过矿物衍射峰强度的变化，可推测两种矿物被溶蚀的程度。本文据此探索了矿物在模拟蚯蚓消化液中的溶解动力学机理和生物从矿物中吸收营养元素的过程。
该成果发表在《岩石矿物学杂志》期刊。
方解石和钾长石在模拟蚯蚓肠液中的初始溶解动力学机理及意义 (yskw.ac.cn)
2) 使用XRD表征在石膏衬底上液相沉积的pharmacolite晶体，进行物相鉴别，证实该晶体存在，并进一步探索其成矿过程和机理。
该成果发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》期刊。
Kinetics and energetics of pharmacolite mineralization via the classic crystallization pathway - ScienceDirect
3）使用XRD测试实验室合成的含铁矿物的衍射谱图，表征不同条件下，Fe的氧化产物物相变化，估算针铁矿粒径大小，并探索其形成原因。
该成果发表在《Environmental Science & Technology》期刊。
Secondary Mineral Formation and Carbon Dynamics during FeS Oxidation in the Presence of Dissolved Organic Matter | Environmental Science & Technology (acs.org)
4）测试毒砂样品的X射线衍射谱图，探索在不同地球化学条件下毒砂的无氧溶解过程。
该成果发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》期刊。
Kinetics, stoichiometry, and mechanism of arsenopyrite-water interaction under anoxic conditions - ScienceDirect
2. 金属
1) 利用XRD表征304奥氏体不锈钢在低温循环塑性强化过程中的物相变化，发现经过强化处理后，304奥氏体不锈钢中形成了α′-马氏体颗粒。这种微观结构使金属材料在拉伸过程中实现了动态应变分配（dynamic strain partitioning）现象，提高了材料的整体力学性能。
该成果发表在《Scripta Materialia》期刊。
Combining multiscale structure and TRIP effect to enhance room temperature tensile properties of 304 stainless steel by cryogenic cyclic plastic strengthening - ScienceDirect
2) 利用微焦斑X射线衍射仪采集电阻单元焊点处的衍射信号，分析焊点微区晶相组分，研究物相组成与力学性能的相关性。常规X射线衍射仪的光斑大，无法进行空间分辨分析；而微焦斑X射线衍射仪光斑小，可利用微焦斑X光源，将X射线聚焦在百纳米范围内，完成空间分辨分析，从而表征钢材和铝合金母材焊接处物相的空间分布情况，进而为优化连接工艺、提高接头性能提供重要的实验依据。
该成果发表在《Advanced Engineering Materials》期刊。
Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Element Welded Joints for DP780 Steel and 6061 Aluminum Alloy - Yang - 2023 - Advanced Engineering Materials - Wiley Online Library
3. 催化剂
通过采集掺杂Ce的CuCoO2的X射线衍射谱，表征不同掺杂浓度对CCO晶体结构及物相变化的影响，助力研发有机污染物高效催化剂。
该成果发表在《Chemical Engineering Journal》期刊。
Ce-doped CuCoO2 delafossite with switchable PMS activation pathway for tetracycline degradation - ScienceDirect
三、预约方式
科学主管（负责仪器方法开发与设备运行保障）：
滕辉（教授），电子邮箱：huihenry.teng@tju.edu.cn 。
余光辉（教授），电子邮箱：yuguanghui@tju.edu.cn 。
技术主管（负责仪器日常管理、仪器的正常运转与科学使用及样品接收）：
石璘（工程师），联系电话：022-87558336，电子邮箱：shilin@tju.edu.cn 。
殷博昊（工程师），联系电话：022-87558336，电子邮箱：yinbohao@tju.edu.cn 。
