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。
能源行業：核燃料與燃料電池材料研究在能源領域，XRD被用于核燃料、燃料電池、太陽能材料等的分析。例如，在核工業中，XRD可測定鈾氧化物燃料的相結構，確保其穩定性。在燃料電池研究中，XRD可分析電解質材料（如氧化鋯）的晶體結構，優化離子導電性。此外，XRD還可用于研究鈣鈦礦太陽能電池的晶體缺陷，提高光電轉換效率。 監測污水處理沉淀物。便攜式便攜X射線衍射儀應用電子與半導體工業薄膜厚度分析
XRD在催化劑研究中的應用催化劑的高效性與其晶體結構、活性位點分布及穩定性密切相關，XRD可提供以下關鍵信息：（1）催化劑物相鑒定確定催化劑的晶相結構（如金屬氧化物、沸石、貴金屬等）。示例：在Pt/Al?O?催化劑中，XRD可檢測Pt納米顆粒的晶型（fcc結構）及其分散度。在Cu/ZnO/Al?O?甲醇合成催化劑中，XRD可識別CuO、ZnO及可能的Cu-Zn合金相。（2）晶粒尺寸與分散度分析通過Scherrer方程計算活性組分（如Pt、Pd、Ni）的晶粒尺寸，評估催化劑的分散性。示例：較小的Pt納米顆粒（<5 nm）在燃料電池催化劑中表現出更高的氧還原活性。（3）催化劑穩定性研究通過原位XRD監測高溫或反應條件下的相變（如燒結、氧化/還原）。示例：研究Co基費托催化劑在H?氣氛下的還原過程（Co?O? → CoO → Co）。觀察沸石分子篩（如ZSM-5）在高溫水熱條件下的結構穩定性。（4）負載型催化劑的表征分析載體（如SiO?、Al?O?、碳材料）與活性組分的相互作用。示例：在Ni/Al?O?催化劑中，XRD可檢測NiAl?O?尖晶石相的形成，影響催化活性。便攜式便攜X射線衍射儀應用電子與半導體工業薄膜厚度分析評估追溯土壤物證來源。
小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）在復雜材料精細結構分析中的應用雖然受限于其分辨率和光源強度，但通過優化實驗設計和數據處理，仍可在多個行業發揮重要作用。
催化材料分析目標：負載型催化劑（如Pt/CeO?）的金屬-載體相互作用。沸石分子篩的骨架結構及酸性位點分布。挑戰：載體（如γ-Al?O?）的非晶背景干擾。解決方案：小角X射線散射（SAXS）聯用：分析納米顆粒尺寸分布（需擴展附件）。PDF（Pair Distribution Function）分析：短程有序結構解析（高能光源更優）。案例：通過衍射峰位移評估Pt納米顆粒在還原過程中的晶格收縮。
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
古代工藝技術***（1）燒制工藝重建陶器燒成溫度推定：高嶺石→偏高嶺石→莫來石的轉變序列（新石器時代陶器約800-1000℃）。原始瓷釉析晶：鈣長石（CaAl?Si?O?）晶體證實商代草木灰釉技術。（2）冶金技術研究青銅范鑄vs.失蠟法：枝晶偏析相的XRD半定量分析（西周青銅爵的Cu?Sn?含量梯度）。鋼鐵熱處理：檢測漢代環首刀中的殘余奧氏體（淬火工藝證據）。（3）有機-無機復合材料骨器/象牙處理：羥基磷灰石（Ca??(PO?)?(OH)?）晶粒尺寸反映脫脂工藝。漆器填料：漢代漆盒中石英（SiO?）與方解石（CaCO?）填料比例分析。 分析封裝材料熱膨脹系數。
小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）在環境科學領域的污染物結晶相分析中發揮著關鍵作用，能夠準確鑒定復雜環境介質中的晶體污染物，為污染溯源、風險評估和治理技術開發提供科學依據。
電子垃圾拆解區污染檢測發現：土壤中同時存在：SnO?（33.9°，來自焊料）Cu?O（36.4°，線路板腐蝕產物）BaSO?（25.2°，陰極射線管玻璃）溯源結論：三種特征相組合指向電子垃圾非法拆解。
酸礦排水治理治理前：黃鐵礦（FeS?，33.1°）+褐鐵礦（FeO(OH)，21.2°）治理后：新生相施氏礦物（Fe?O?(OH)?SO?，26.5°）效果評估：施氏礦物占比>70%表明治理成功。
文物鑒定無需取樣即可獲得準確數據。桌面型粉末衍射儀應用于頁巖氣勘探
管道腐蝕產物的即時分析。便攜式便攜X射線衍射儀應用電子與半導體工業薄膜厚度分析
小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）在復雜材料精細結構分析中的應用雖然受限于其分辨率和光源強度，但通過優化實驗設計和數據處理，仍可在多個行業發揮重要作用。
半導體與電子材料分析目標：高k介電薄膜（如HfO?）的晶相（單斜/四方）與漏電流關系。外延層與襯底的晶格失配（應變/弛豫）。挑戰：超薄膜（<100 nm）信號弱，襯底干擾強。解決方案：掠入射XRD（GI-XRD）：增強薄膜信號（需配備**光學系統）。倒易空間映射（RSM）：分析外延層缺陷（部分臺式設備支持）。案例：SiGe/Si異質結的應變弛豫度計算。 便攜式便攜X射線衍射儀應用電子與半導體工業薄膜厚度分析
