标准卡片及其索引

哈那瓦特（Hanawalt）于1938年最早提出建立标准衍射卡片的设想，即在一张卡片上列出标准物质的一系列晶面间距及其对应的衍射强度，用以代替实际的X射线衍射图样。1942年由美国材料试验协会（American Society for Testing Materials）整理并出版了约1300张标准衍射卡片，这就是当时的ASTM卡片，并且这类卡片数量还在逐年增加。自1969年起，国际粉末衍射标准联合委员会（Joint Committee on Powder Diffraction Stand-ards，JCPDS）负责标准衍射卡片的收集、校订和编辑工作，此后的卡片组被称为粉末衍射卡组（Powder Diffraction File，PDF）。目前，这类标准卡片由JCPDS与ICDD（国际衍射资料中心）联合出版。截止1995年，已有45组PDF标准卡片被JCPDS收集汇编，共计60000张。

11.1.1 卡片介绍

标准PDF衍射卡片的格式都是相同的，如图11-1所示。下面就PDF卡片中各栏内容以及缩写符号含义介绍如下：

（1）为衍射三根最强线的面间距为最大面间距。

（2）为上述线条的相对强度，其中规定最强线的强度为100。

（3）第栏为所用的实验条件。其中Rad为辐射种类（Cu Kα或Mo Kα等），λ为辐射波长（单位是Å），Filter为滤波片的名称，Dia为圆柱相机的直径，Cut o f f为该设备所能测得的最大面间距，Coll为光阑狭缝的宽度或圆孔尺寸，I／I1为测量衍射线条相对强度的方法（例如Calibrated strip——强度标法、Visual inspection——觉估计法、Geiger counter dif-fractometer——盖革计数器衍射仪法），dcorr，abs？为所测d值是否经过吸收校正。

图11-1 标准PDF衍射卡片格式

（4）第栏为物质的晶体学数据。其中Sys为晶系，SG为空间群符号，a0、b0、c0为单胞三个轴的长度，A=a0／b0及C=co／b0为轴比，α、β及λ为晶胞轴之间夹角，Z为单位晶胞中化学式单位的数目（对于元素是指单胞中的原子数，对于化合物是指单胞中化学式单位的数目）。

（5）第栏为物质的光学及其他物理性质数据。其中，εa，nωβ及εγ为折射率，Sign为光学性质的正或负，2V为光轴间夹角，D为密度（若由X射线法测得者则标以Dx），mp为熔点，Color为颜色。

（6）第栏列出试样来源、制备方式及化学分析数据等。此外，获得资料的温度以及卡片的更正等进一步的说明，亦列于本栏中。

（7）第栏为物质的化学式及英文名称，在化学式之后常用数字及大写字母，其中数字表示单胞中原子数，而英文字母（并在其下画上一横道）则表示布拉菲点阵的类型。各个字母所代表的点阵是：

C——简单立方 B——体心立方 F——面心立方 T——简单四方

U——体心四方 R——简单菱形 H——简单六方 O——简单斜方

P——体心斜方 Q——底心斜方 S——面心斜方 M——简单单斜

N——底心单斜 Z——简单三斜

例如，（Er6F23）116F表示该化合物属面心立方点阵，单胞中有116个原子。这种表示法也在索引中使用，但字母下不画横道而印成斜体。

（8）第栏为物质的矿物名称或普通名称。如果有可能，则在名称之上写出其点式（dot formula）或结构式。本栏中凡带有☆号者则表明卡片数据高度可靠，○表明其可靠程度较低，无符号者表示一般，i表示经过指标化及强度估计但不如有星号者更可靠，C表示衍射数据来自计算。

（9）第栏为晶面间距、相对强度及晶面指数。

（10）第栏为卡片序号。

（11）各栏中的Ref均指该栏数据的来源。

图11-2示出了Na Cl晶体的实际PDF卡片，读者可逐项对照卡片中各栏目的具体内容以及符号含义，进一步理解上述的有关卡片介绍。

图11-2 Na CI晶体PDF卡片

11.1.2 索引方法

PDF卡片的数量是巨大的，要想利用这些卡片顺利地进行物相分析，必须借助于索引，只有通过索引才能得到所需要的卡片。常用的索引主要包括无机物和有机物两类，每类又可分为数字索引和字顺索引两种主要方式。

1）数字索引

当被含物质的化学成分完全未知时需要数字索引，这类索引以衍射线d值作为检索依据，按其排列方式的不同，又分为哈那瓦特（Hanawalt）索引和芬克（Fink）索引。

Hanawalt索引的特点是每个物质条目中列出八条衍射线的d值，它们按强度自大至小的次序排列，各d值下脚标是以最强线为10时的相对强度，最强线脚标为×，前三根强线用黑体字印刷。在d值数列的后面，给出物质的化学式及卡片编号。在Hanawalt索引中，把排列在第一位最强线的d值范围分成51个大组，例如3.31～3.25Å为一组。在各组内，则将排列在第二位的衍射线d值自大至小为序排列。由于强度测量值受诸多因素的影响，为了减少由此造成的漏检，一种物质可以在索引的不同部位多次出现，表中前三根衍射线都要放在首位排列一次。表11-1示出了Hanawalt索引中的一个亚组。

表11-1 无机物Hanawa It索引中的一个亚组

Fink数字索引的特点是，在某一物质的条目中，d值的排列是以大小为序的，在八根列入索引的衍射线中取四强线的d值用黑体字印刷，四条强线中每根线d值都要在首位排列一次，改变首位线条d值时，整个数列的循环顺序不变。Fink索引的这种排列方式特别适合于电子衍射花样的标定。其分组、条目的排列以及各条目内容等，均与Hanawalt索引相类似。表11-2示出了Fink索引中的一段。

表11-2 Fink索引中的一段

2）字顺索引

当已知待测试样的主要化学成分后，可应用字顺索引。字顺索引是按物质化学元素英文名称的第一个字母顺序排列的，在同一元素档中以第二元素或化合物名称的第一个字母为序排列，名称后则列出化学式、三强线的d值和相对强度（用脚标表示），最后给出卡片号。对于含多元素的物质，各主元素都作为检索元素编入，如Mg2Si可分别在Magnesium sili-cide，Silicide和Magnesium条目中查找。在字顺索引中，如果结合数字索引即利用衍射谱中强线的d值，使查找卡片更为容易，从而提高工作效率。表11-3例举了无机物字顺索引中的一段。

表11-3 无机物字顺索引中的一段

有机物索引方式，包括Hanawalt索引、字顺索引和化学式索引等。Hanawalt索引与无机物基本相同，只是条目中同时给出有机物的化学式和名称。字顺索引以有机物名称的字母为序，分子式索引则以分子式（Formulate）字头为序，条目中包含名称、化学式、三强线及卡片号。