礦物結構分析(mineralstructureanalysis)

利用晶體對高能量電磁輻射的衍射效應來研究礦物晶體結構(如晶體的晶胞參數、空間群、各原子在晶胞中位置等)的工藝礦物學研究技術。礦物的性能由其化學成分和內部結構所決定，研究礦物成分、結構與性能的關系，對于選冶工藝和開發利用礦產資源都具有重要的意義。利用射線研究礦物結構的方法，按入射源和激發過程的不同，可分為X射線衍射法、電子衍射法和中子衍射法等。

X射線衍射法X射線是一種波長短、能量高的電磁波，它遇到晶體時產生的衍射現象稱為衍射，衍射條件服從布拉格方程式：λ=2dsinθ(式中λ為X射線波長，d為面網間距、θ為布拉格角)。對于一定的晶體，面網間距d為一系列定值，當連續改變λ或θ角，就能使許多面網達到最大的衍射強度，滿足布拉格衍射條件，獲得所需的衍射數據。此法主要用于區別品質與非晶質、晶質礦物所屬晶族和對稱程度、查定礦石中礦物相和相對含量，并可區分同質異象和類質同象。X射線衍射法分照相法與衍射儀法兩種，試樣有單晶與多晶(粉末)之分。用于單晶的照相法有旋轉晶體法與固定晶體的勞埃法，也稱布拉格法；衍射法有單晶四圓衍射法和轉靶衍射法。用于多晶的，有粉末照相法和粉末衍射法。

隨著新技術的應用和不同用途的要求，開發了多種專用和多功能的新型衍射儀及其組合儀器。如高溫、低溫和高壓微束X射線衍射儀等，可分別進行不同物理條件下的微區(30um)單晶結構分析；差熱X射線衍射儀適合于相變及結構變化的綜合研究；全自動遙控X射線衍射儀，由于使用電子同步加速器作強輻射源，比封閉式X射線強度增加10000～100000倍；單波道高分辨分析器及半導體檢測器(SSD)，分辨能力可達100A。同步加速器技術的應用，進一步拓寬了結構分析的前景，此種衍射儀可以同時一次進行100個樣品的結構分析。

電子衍射法與X射線衍射法一樣，電子衍射法的幾何原理都遵循布拉格公式，不同的是它忽略了衍射波與入射波之間，以及衍射波之間的相互作用。電子衍射儀結構與透射電子顯微鏡相似(見“礦物微束分析”)。電子衍射按電子加速電壓的不同，分高能(HEED，數萬至十萬伏)、中能(MEED，數千至數萬伏)和低能(LEED，數十至數千伏)3種。按電子散射方式又分透射式和反射(背散射)式電子衍射。由于電子束波長為0．5A，在相同電壓下，遠較X射線波長短，電子易被空氣吸收，穿透樣品能力較低。因此電子衍射除了研究晶體結構外，在研究結晶程度差及小于50A微細礦物，尤其在研究礦物表面結構方面，也優于x射線衍射。1960年以來，電子微束分析向多功能方向發展、很多透射電子顯微鏡、掃描透射電子顯微鏡、分析電子顯微鏡和表面分析儀器帶電子衍射附件，可進行形貌觀察、結構或成分的綜合研究。

中子衍射法中子波長為1～2A，與X射線同一數量級，通過晶體發生布拉格衍射原理也與X射線衍射原理相似。但與X射線和電子束不同的是中子與晶體作用時，同原子序數Z無關；中子具有磁距，能與原子磁距作用產生中子所特有的磁衍射；而且中子衍射還能夠區別同一元素中不同的同位素；中子的穿透力強，因此利用中子衍射可以對X射線衍射和電子打射難以分析的結構，如碳、氫等輕元素化合物進行定位分析、同位素分析、磁結構研究，以及高溫、低溫和高壓條件下裝置于厚容器的樣品結構研究。