摘要
XRD(X光繞射儀，X-Ray Diffractometer)原理
XRD繞射分析儀器(X-Ray Diffractometer)，為利用Bragg繞射和干涉原理，藉由X射線的波長和晶體內部原子之間的間距相近，作為X射線的空間繞射光柵，也就是當X射線照射到物體上時，受到物體中原子的散射，每個原子都產生散射波，這些波互相干涉，進而產生繞射情況。繞射波相加的結果，使X射線的強度在某些方向上加強，在其他方向上減弱。最後分析繞射結果，便可獲得晶體結構。
圖1. XRD(Ｘ光繞射儀)光學示意圖
圖2. 具有晶格結構化合物模型與ＸＲＤ繞射光譜示意圖
半定量(RIR，Relative Intensity Ratios)功能簡介
化合物成分半定量分析：
就目前XRD分析晶格成分是利用晶格光譜資料庫比對的方式，將純的化合物利用XRD照射後，建立繞射後的光譜圖資料庫，一般使用者取得未知樣品時，利用未知樣品的光譜圖和內建的光譜資料庫進行比對，進而了解其化合物為何，利用光譜圖的強度，來等比例地推算未知樣品內化合物濃度，一般市面上各大品牌的XRD，其軟體分析都屬此方式，我們稱之為Relative Intensity Ratios (以下簡稱RIR)，屬於半定量分析。此最大問題在於，各家XRD建立資料庫的標準品種類不多，且皆是純的化合物，但未知樣品中經常是參雜多種化合物，難免會有在同樣的2θ位置出現兩根相近peaks，也就是有兩不同化合物的原子距離d非常雷同，進而造成判斷的干擾，無法明確的知道兩化合物的比例應該是多少。在RIR的計算下，只能以峰值強度都當成是百分之百來計算兩化合物的濃度，因此化合物定量精確度不高，對於濃度有較高精確度要求的研究單位或專業使用者來說，常常無法滿足需求。
圖3. 一般XRD分析的結果圖譜
專業XRD定量軟體(RR，Rietveld Refinement)簡介與RIR比較
能邁科技XRD定量軟體採用的是Rietveld Refinement (RR)的計算方式，可以克服RIR在遇到兩化合物有相近波峰的問題，在輸入兩化合物後，軟體會自動重複以不同的參數和比例來計算，去組合出最佳符合波型，而不再像RIR使用百分百強度的方式來計算濃度。
表1. RIR與RR比較說明
實際XRD定量軟體分析案例比較(RIR與RR)
實際礦物分析差異：
我司收到一未知礦物，首先利用XRF進行分析，得知元素成分如下：
表2. 未知化合物XRF元素定量分析表
使用XRD分析得到以下圖譜，發現某一2θ位置出現兩根相近peaks，如以下紅色圈圈，表示有兩化合物的原子距離d很相似。
圖4. 未知複合化合物XRD(X光繞射)光譜（2θ）
RIR的定量：
圖5. 未知複合化合物XRD(X光繞射)光譜（2θ）RIR定量
表3. 未知化合物XRD化合物半定量（RIR）分析結果
Rietveld Refinement(RR)定量
利用六大參數的調整，XRD定量軟體自動多次擬合參數調整，模擬出一個紅色能譜圖，由下圖可以看到經由軟體自動做高階的Rietveld Refinement後Fiting的模擬光譜，與XRD所分析實際樣品的光譜相近度極高(未知樣品黃色能譜圖)，如下圖：
圖6. XRD實際測樣光譜圖(黃色)與Rietveld Refinement自動Fitting後的模擬光譜圖(紅色)
經由軟體自動fitting後的各化合物定量數據與RIR數據比較如下表：
表4. 未知化合物ＸRD化合物兩種定量方法計算結果比較
由以上可知道，RIR計算方式可以讓我們知道粗略的比例，但是很可能與樣品的真實比例落差會很大，使用Rietveld Refinement(RR)定量可以修正誤差，並更能符合貼近真實樣品的實際比例(可以XRF所測的元素比例做確認比對)。
對於需要XRD進行高階Rietveld Refinement(RR)定量研究的技術人員來說，能邁科技XRD定量更能夠提供一個精確、自動、重複性高地定量分析數據。
