定量分析混合物成分的方法技术

本发明专利技术提供一种定量分析混合物成分的方法，包括以下步骤：分别提供两种以上标样物质的X光衍射谱；提供由所述两种以上标样物质混合组成的待测混合物，获得所述待测混合物的X光衍射谱；通过线性变换分析所述待测混合物及各种标样物质的X光衍射谱，分别得到所述待测混合物及各种标样物质在多维空间下的坐标组；将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入下列方程组：计算出a1到an+1的值，即得混合物中各种标样物质的质量百分比，其中，μ*n+1为第(n+1)种标样物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种标样物质的第n维坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种标样物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐标，n大于等于1。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种定量分析混合物成分的方法。
技术介绍
随着现代材料科学的发展，人们对各类晶体和非晶体材料的研究愈发深入，对定量分析材料物成分的要求日益迫切。X射线衍射技术作为一种经典的表征手段，被广泛应用于这类研究中。目前，X射线定量分析的一种常用手段是利用标样法定量分析混合物，但由于其分析过程往往只利用到最强峰或三强峰的衍射强度信息，因此不仅不能精确的做出物成分的定量分析，也无法分析具有相互重叠峰位的混合相。此外，传统标样法往往只能针对两种材料的混合，当混合物含有三种及以上材料时定量分析将会变得非常复杂和困难。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种能够精确地对混合物中各种成分进行定量分析的方法。一种定量分析混合物成分的方法，包括以下步骤：提供一待测混合物，该待测混合物由两种以上标样物质混合组成，获得所述待测混合物的X光衍射谱；分别提供所述标样物质的X光衍射谱；通过线性变换分析所述待测混合物及各种标样物质的X光衍射谱，分别得到所述待测混合物及各种标样物质在多维空间下的坐标组；将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入下列方程组：计算出所述a1到an+1的值，即得待测混合物中各种标样物质的质量百分比，其中，μ*n+1为第(n+1)种标样物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种标样物质的第n维坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种标样物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐标，n大于等于1。一种定量分析混合物成分的方法，其包括以下步骤：提供一待测混合物，所述待测混合物由两种以上标样物质混合组成，获得所述待测混合物的X光衍射谱；分别提供所述标样物质中各种纯相物质的X光衍射谱；通过线性变换分析所述待测混合物及各种纯相物质的X光衍射谱，分别得到所述待测混合物及各种纯相物质在多维空间下的坐标组；将所述待测混合物及各种纯相物质的坐标组分别代入下列方程组：计算出所述a1到an+1的值，即得待测混合物中各种纯相物质的质量百分比，其中，μ*n+1为第(n+1)种纯相物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种纯相物质的第n维坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种各种纯相物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐标，n大于等于1。本专利技术提供定量分析混合物成分的方法，利用线性变换将待测混合物及标样物质的X光衍射谱分别转换成高维空间中的一组坐标，将该高维空间中的坐标组代入方程组解出待测混合物中各种标样物质的质量百分比。该分析方法可以定量分析由任意两种以上具有晶体衍射峰物质组成的混合物，且精确度较高。该定量分析方法在X光衍射分析领域有极高的应用价值，尤其是定量分析含多种成分的混合物的X光衍射谱；该定量分析混合物成分的方法既能够测得待测物质中各种标样物质的质量百分比，也能够测得待测物质中各种纯相物质的质量百分比。附图说明无具体实施方式以下将对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术实施例提供一种定量分析混合物成分的方法，其包括以下步骤：S1，提供一待测混合物，该待测混合物由两种以上标样物质混合组成，获得所述待测混合物的X光衍射谱，；S2，分别提供所述标样物质的X光衍射谱；S3，通过线性变换分析所述待测混合物及各种标样物质的X光衍射谱，分别得到所述待测混合物及各种标样物质在多维空间下的坐标组；S4，将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入下列方程组：计算出所述a1到an+1的值，即得待测混合物中各种标样物质的质量百分比，其中，μ*n+1为第(n+1)种标样物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种纯相物质的第n维坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种各种纯相物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐标，n大于等于1。在S1步骤中，该标样物质为任意一种物质，优选的，该标样物质为含有至少一个晶体衍射峰的物质，也就是说，该标样物质可以为具有晶体衍射峰的纯相物质，也可以为具有至少一个晶体衍射峰的混合物质。优选的，该标样物质为无机晶体粉末。该一种待测混合物对应一条X光衍射谱，该X光衍射谱采用普通的具有全谱扫描功能的X射线衍射仪扫描得到。该待测混合物的粒度处于微米级别或纳米级别，以便能够获得足够的X光衍射分析信息。在S2步骤中，该标样物质的成分与所述待测混合物的成分相同。该标样物质的X光衍射谱与所述待测混合物的X光衍射谱需确保是在同等条件下获得的。优选的，该标样物质为无机粉末。进一步，对该待测混合物及所述各种标样物质的X光衍射谱分别进行中心化处理，方便后续计算该待测混合物及所述各种标样物质的坐标组。本实施例中，该X射线衍射仪以θ-2θ的扫描方式对该待测混合物和各种标样物质进行衍射分析，其中，2θ的角度范围为20度～80度。在S3步骤中，假设有n+1种标样物质，所述线性变换的具体过程如下：S31，将每种标样物质的X光衍射谱的强度数据视为一个行向量，将n+1个行向量排列成一个矩阵，获得一矩阵A；S32，对所述矩阵A进行中心化处理，得到矩阵B，进一步求得该矩阵B的协方差矩阵C；S33，所述协方差矩阵C的特征向量按其特征值大小依次列向排列，前n列构成n维空间的基矢矩阵V；S34，将待测混合物及各种标样物质的光谱投影到n维空间中，也就是说，将待测混合物和各种标样物质光谱的强度数据视为一个列向量，按列向排列获得一个原始光谱数据矩阵D；S35，将所述矩阵D乘以所述基矢矩阵V，获得坐标矩阵E。在S32步骤中，该中心化处理是指将矩阵A中每一列数值减去该列的平均值。在S33步骤中，所述基矢矩阵V中的每一列为n维空间中的一个正交基矢。在S35步骤中，所述坐标矩阵E中的每一行为待测混合物及每种标样物质在n维空间中的一组坐标。在S4步骤中，将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入所述方程组中，通过解方程组得到α1到αn+1的值，即为待测混合物中各种标样物质的质量百分比。若所述标样物质为混合物，可根据上述方法直接测得该标样物质在待测混合物中的质量百分比，再次将所述标样物质作为一待测混合物，同样的根据上述方法测得所述标样物质中各种纯相成分的质量百分比，从而测得待测混合物中各种纯相成分的质量百分比。实施例1提供由氧化镁(MgO)粉末和氧化铝(Al2O3)粉末混合组成的3种待测混合物Mix1、Mix2、Mix3，其中，该待测混合物Mix1中MgO:Al2O3＝25％：75％、Mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定量分析混合物成分的方法，其包括以下步骤：提供一待测混合物，所述待测混合物由两种以上标样物质混合组成，获得所述待测混合物的X光衍射谱；分别提供所述标样物质的X光衍射谱；通过线性变换分析所述待测混合物及各种标样物质的X光衍射谱，分别得到所述待测混合物及各种标样物质在多维空间下的坐标组；将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入下列方程组：计算出所述a1到an+1的值，即得待测混合物中各种标样物质的质量百分比，其中，μ*n+1为第(n+1)种标样物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种标样物质的第n维坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种标样物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐标，n大于等于1。

【技术特征摘要】
1.一种定量分析混合物成分的方法，其包括以下步骤：
提供一待测混合物，所述待测混合物由两种以上标样物质混合组成，获得所述待测混
合物的X光衍射谱；
分别提供所述标样物质的X光衍射谱；
通过线性变换分析所述待测混合物及各种标样物质的X光衍射谱，分别得到所述待测
混合物及各种标样物质在多维空间下的坐标组；
将所述待测混合物及各种标样物质的坐标组分别代入下列方程组：
计算出所述a1到an+1的
值，即得待测混合物中各种标样物质的质量百分比，
其中，μ*n+1为第(n+1)种标样物质的质量吸收系数；xn+1,n为第(n+1)种标样物质的第n维
坐标，an+1为待测混合物中第(n+1)种标样物质的质量百分比；xm,n为待测混合物m的第n维坐
标，n大于等于1。
2.如权利要求1所述的一种定量分析混合物成分的方法，其特征在于，所述标样物质为
含有至少一个晶体衍射峰的物质。
3.如权利要求1所述的一种定量分析混合物成分的方法，其特征在于，所述标样物质为
无机晶体粉末。
4.如权利要求1所述的一种定量分析混合物成分的方法，其特征在于，所述线性变换的
具体过程为：
假设有n+1种标样物质，将每种标样物质的X光衍射谱的强度数据视为一个行向量，将n
+1个行向量排列成一个矩阵，获得一矩阵A；
对所述矩阵A进行中心化处理，得到矩阵B，进一步求得该矩阵B的协方差矩阵C；
将所述协方差矩阵C的特征向量按其特征值大小依次列向排列，前n列构成n维空间的
基矢矩阵V；
将待测混合物及各种标样物质的光谱投影到n维空间中，获得一个原始光谱数据矩阵
D；
将所述矩阵D乘以所述基矢矩阵V，获得坐标矩阵E。
5.如权利要求4所述的一种定量分析混合物成分的方法，其特征在于，所述基矢矩阵V
中的每一列为n维空间中的一个正交基矢。
6.如权利要求4所述的一种定量分析混合物成分的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江昊，张政军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11