便携式衍射仪

Terra是全球首款便携式X射线衍射（XRD）和X射线荧光（XRF）分析仪,由美国伊诺斯（Innov-X）公司开发生产，其主要用于 
     （1）收集现场环境的岩石矿物数据； 
　　（2）处理从X射线衍射模式匹配的数据文件中截获的数据，对X射线荧光进行定量分析或定性分析。 　　
　　作为一款专为美国宇航局设计研发的用于火星车上矿物分析的新产品，先后成功搭载勇气号、机遇号、凤凰号等火星探测器登上火星并完矿物研究务。
　　Terra简洁的设计，颠覆了传统X射线衍射仪的构造，为XRD走向便携式和环保节能开辟了道路；同时，总共14.5kg的重量，也为XRD从实验室走向工厂和工程现场扫清了道路。 Terra发展史 
　　1996年，美国宇航局（NASA）把能在火星上进行矿物研究作为目标，于是在全球寻求XRD解决方案。经过调研，传统的XRD均不能满足NASA火星项目，他们都具有体积庞大、重量重、耗能、需要冷却系统、样品颗粒需在2um、旋转光学器件等来共性，任何一条都不能满足火星上远程、自动化、可靠性、准确性的的测量要求。1997年，美国宇航局组织麻省理工学院、加州理工学院、斯坦福大学、印第安纳大学，着手实施NASA火星探测计划XRD项目。经过多年研究，耗费两千多万美元，终于研制出了满足火星计划的XRD，即为Terra系列。Terra在重量轻便、无线传输、安全可靠、数据准确、节能环保方面具有引领时代的技术优势。 
Terra三大技术突破 
　　1. 样品晃动技术（已获取专利）：被测样品放置在样品震动室内以6000HZ的频率震动。其优越性表现在： 
　　（1） 省去了测角仪，仪器体积变小，使用简单；
　　（2） 实现了特定衍射角度的筛选和多角度的测量；
　　（3） 避免了晶体特定的晶面取向，更符合统计学原理，检测结果更准确； 
　　（4） 样品制备简单，减少了研磨的麻烦：
　　—样品粒径d< 150 um（Terra） vs. <1-2 um （一般XRD) 
　　—不 用把样品做成颗粒状 ； 　　 
　　（5） 检测速度快；
　　—3min（Terra） vs. 15min（一般XRD）
　　—不需专家操作，任何人都可以完成 
　　（6） 避免了样品颗粒在重力作用下粘接形成大颗粒，影响检测结果的准确性 ；
　　2. 通过二维的CCD图像传感器（探测器）收集数据，突破了传统的连续移动扫描收集数据的方法，从而使得传感器可以固定收集数据而不需要移动。其优越性表现在
　　（1）避免了更多的X射线干扰；
　　（2）同时收集X衍射图谱和X射线荧光，进行XRD和XRF的同步分析3. 无线接收数据，远程可靠。 
Terra应用领域及功能 
　　1．应用领域：
　　（1）水泥
　　（2）医药
　　（3）地质、矿产　　
　　（4）石油化工
　　（5）考古
　　（6）刑侦
　　（7）艺术品鉴定
　　（8）环境保护
　　（9）海关检测
　　2．主要功能： 
　　（1）对未知样品物相的定性分析；
　　（2）对特征样品物相的定量分析；
　　（3）晶格常数分析； 
　　（4）金属薄弱点的应力分析；
　　（5）XRF定性分析（帮助XRD的物相鉴定）； 
Terra原理简介 
　　XRD原理　　
　　（1）每种晶体物质都有自己特定晶体结构参数；
　　（2）只有满足布拉格方程的特定取向的晶面才能产生衍射光束；
　　（3）两个光源发出的光互　不干扰，因而各相的衍射花样互不干扰而只是机械的叠加。
　　根据衍射图谱，可实现以下分析：
　　（1）衍射峰的位置（2θ）及衍射强度
　　*物相定性分析；
　　*晶格常数测定；
　　*应力分析 
　　（2）衍射峰高度（强度或面积）　　
　　*物相定量分析
　　（3）衍射峰角度及晶形
　　*晶粒直径
　　*结晶度 
Terra性能 
　　a) 体积小 / 质量轻（全球第一款真正的便携式XRD)，适合于现场作业；
　　b) 能耗量低（更加高效)，无需冷却系统；
　　c) 低功率X射线源 ,寿命更长（10年）；
　　d) 获得专利的振动样品室,样品准备简单,样品颗粒(~50mg), Terra 所需粉末粒径 <150um,用研磨机和样品筛很容易得到；
　　e) 没有移动部件,提升了可靠性,降低了服务要求，无需校准； 
　　f) CCD探测器可同时进行X射线荧光检测；
　　g) 灵敏的能量分析:能够区分不能用于X射线衍射的光子,X射线荧光测量元素分析范围(Ca-U),对于给定的矿石物相的分析检测下限更低；
　　h) 测试时间短；
　　i) 图像分辨率高；
　　j) 无线传输可靠；
　　k) 环境适应性强，能适应火星上恶劣的气候环境；
　　l) XRD与XRF相结合，XRF的加入可使相位鉴定过程中的扫描能够轻松完成，并减少不确定性。同时，XRF对 元素的检测，能进一步对XRD的检测结果进行佐证，提高了分析的准确性。