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

文物材料鑒定與溯源（1）陶瓷與釉料分析胎體成分鑒定：區分高嶺土、伊利石等黏土礦物，追溯原料產地（如中國景德鎮瓷石vs. 歐洲高嶺土）。典型案例：通過石英/莫來石比例判定青白瓷燒成溫度（宋代約1200-1300℃）。釉層物相解析：檢測析晶相（如硅灰石CaSiO?）揭示釉料配方（如唐三彩鉛釉的PbSiO?特征峰）。鑒別仿古釉與現代合成顏料（如鈷藍CoAl?O? vs. 古代鈷料中的As雜質）。（2）金屬文物研究合金相組成：青銅器的α相（Cu-Sn固溶體）與δ相（Cu??Sn?）比例反映鑄造工藝。鐵器銹蝕產物鑒別（磁鐵礦Fe?O? vs. 針鐵礦α-FeOOH）。表面處理技術：檢測"黑漆古"銅鏡表面的SnO?晶體（人工硫化處理證據）。（3）古代顏料與壁畫礦物顏料庫建立：朱砂（HgS）、石青（2CuCO?·Cu(OH)?）、雌黃（As?S?）等特征衍射峰數據庫。案例：敦煌壁畫中氯銅礦（Cu?(OH)?Cl）的發現揭示唐代綠色顏料配方。老化機理研究：白堊（CaCO?）→石膏（CaSO?·2H?O）的相變指示環境酸化侵蝕。 評估研究成巖作用相變。便攜式粉末X射線衍射儀應用于高分子材料聚合物晶型分析

小型臺式多晶XRD衍射儀在殘余應力測量方面的行業應用雖受限于其精度和穿透深度，但在多個領域仍能發揮重要作用，尤其適合快速篩查、質量控制和小型樣品分析。

航空航天與汽車輕量化應用場景：復合材料：碳纖維增強聚合物（CFRP）與金屬界面的殘余應力。表面處理：鋁合金陽極氧化層或噴丸強化后的應力分布。注意事項：需使用低能量靶材（如Cr靶）提高輕元素（Al、Mg）的衍射信號。

科研與教育應用場景：教學演示：材料力學、地質變形課程的應力測量實驗。快速驗證：科研中初步篩選樣品，再送大型設備深入分析。優勢：操作簡單，降低學生使用門檻。 進口X射線衍射儀全國售后服務中心核電站管路沉積物分析。

小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）在考古陶瓷鑒定中具有不可替代的作用，能夠通過物相分析揭示陶器、瓷器的原料組成、燒制工藝和歷史年代信息。

考古陶瓷分析的**維度原料溯源：黏土礦物組合反映產地特征工藝判定：高溫相變指示燒成溫度年代鑒別：特征助熔劑礦物斷代真偽鑒定：現代仿品礦物學特征識別。

陶器原料與產地溯源關鍵礦物組合：礦物類型特征峰（2θ, Cu靶）考古指示意義高嶺石12.4°、24.9°南方瓷石原料蒙脫石5.8°、19.8°北方沉積黏土伊利石8.8°、17.7°黃河中游典型原料

小型臺式多晶X射線衍射儀（XRD）因其便攜性、快速分析和低維護成本等特點，在地球化學領域具有廣泛的應用潛力。

礦物鑒定與相分析應用：快速鑒定巖石、土壤、沉積物中的礦物組成（如石英、長石、黏土礦物、碳酸鹽等），尤其適用于野外或實驗室的初步篩查。優勢：相比傳統大型XRD，臺式設備可在現場或小型實驗室完成分析，節省樣品運輸和時間成本。案例：識別風化過程中次生礦物（如高嶺石、蒙脫石）的生成，研究蝕變過程。

黏土礦物分析應用：黏土礦物（如伊利石、綠泥石、蒙脫石）對地球化學過程（如成巖作用、水文循環）敏感，XRD可區分其類型及相對含量。優勢：小型設備可通過定向制片或加熱處理實現黏土礦物的初步區分，輔助研究沉積環境或油氣儲層特性。 主要輔助油氣儲層表征。

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

文物保護與修復應用（1）腐蝕產物鑒定青銅病治理：識別有害銹（堿式氯化銅Cu?(OH)?Cl）與穩定銹（孔雀石Cu?(OH)?CO?）。石質文物鹽害：檢測NaCl、NaNO?等可溶鹽結晶（導致石材粉化）。（2）修復材料適配性兼容性評估：比較現代修復材料（如納米氫氧化鈣Ca(OH)?）與原始礦物的晶體匹配度。老化測試：加速老化實驗中石膏→硬石膏（CaSO?）的相變監測。（3）真偽鑒別現代仿品識別：檢測釉料中的鋯英石（ZrSiO?，20世紀合成特征）。青銅器銹層中α-Fe?O?（現代酸蝕處理痕跡）。 野外快速鑒定礦石礦物組成（如區分石英與方解石）。進口X射線粉末衍射儀品牌

鑒別陶瓷文物真偽（如檢測現代高嶺石）。便攜式粉末X射線衍射儀應用于高分子材料聚合物晶型分析

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。

大氣顆粒物（PM）分析檢測目標：工業源：石英（20.8°）、方鉛礦（30.5°）、閃鋅礦（28.5°）交通源：硫酸銨（20.3°）、硝酸鉀（23.5°）沙塵源：長石（27.5°）、伊利石（8.8°）技術方案：濾膜直接檢測（負載量>0.1mg/cm2）結合Rietveld精修定量各相占比。 便攜式粉末X射線衍射儀應用于高分子材料聚合物晶型分析