D7 Mate 应用案例｜同一种白糖，为什么XRD结果差这么多？

2026-05-25 10:44:53 安徽国科仪器科技有限公司

白砂糖是生活中再熟悉不过的甜味来源，咖啡、奶茶、烘焙、炒菜......都离不开它。肉眼看来，一粒粒白砂糖似乎没有什么区别：颜色相同、颗粒相近，仿佛只是甜味"代名词"。

事实上，每一粒白砂糖都是一个微小的晶体集合。在更微观的尺度下，肉眼看到的细小颗粒实则由大量规则排列的结构组成。不同的颗粒状态、堆积方式，甚至晶体的生长状态，都可能存在差异。这些肉眼难以察觉的微观特征，恰好可以被XRD（X-Ray Diffraction）精确表征。

分析设备及条件

利用 D7 Mate 桌面X射线衍射仪对白砂糖研磨前后的样品进行测试。

仪器配备 1.2 kW Cu 靶光源、自动可调狭缝系统（0.05 mm–6 mm）及一维阵列探测器，以步长 0.02°（2θ）、积分时间 0.2 s、扫描范围 7°–51°为测试条件。在保证测试效率的同时，获得了良好的信噪比与峰形质量。

结果讨论

图1为未经处理白砂糖的XRD测试结果。测试发现其部分衍射峰强度与标准图谱存在明显差异，某些峰位甚至还出现了轻微偏移。从图谱上看，甚至会让人怀疑样品是否发生了变化。但实际上，白砂糖的主要成分并没有改变。

图1：未研磨的白砂糖衍射图

那么，为什么同一种材料会出现不同的XRD结果?

问题的关键，并不在“糖”本身，而在于制样方式。虽然白砂糖看起来已经是较细的颗粒，但未经处理时，样品内部仍可能存在颗粒堆积不均、表面高低不平以及晶粒方向分布不均匀等情况。在XRD测试过程中，这些细微差异都会直接影响最终数据。

首先，颗粒状态会影响峰强比例。未经研磨的样品中，颗粒比较大，参与衍射的晶粒数量无法达到统计学上的完全随机化，从而导致某些晶面更多的参与衍射，最终造成部分衍射峰异常增强，而另一些峰由于没有足够的参与衍射的晶粒则明显减弱。简单说就是白糖颗粒内部的晶粒方向没有完全随机排列，导致某些方向上的衍射信号被"放大"了。

其次，除了峰强变化外，样品高度同样会影响测试结果。在XRD测试中，X射线默认样品位于固定测试高度。如果样品表面不平整、局部堆积过高，或者压样不均匀，实际测试位置就会发生偏移。这会导致：衍射峰位置（2θ）发生轻微偏移。因此，即使是同一种材料，也可能出现峰位不一致的情况。

当白砂糖经过充分研磨并重新压实后，样品颗粒分布更加均匀，晶粒方向更加随机，样品表面也更加平整。从图2的衍射结果可以看到，经过规范制样后，各特征峰的相对强度分布更加合理，峰位与峰形也更加稳定。与标准PDF卡片进行对比，特征峰位置及峰强比例均具有良好的一致性，能够更准确地反映样品真实的物相信息。

图2：研磨后的白砂糖衍射图

总结

这说明，前期图谱中出现的差异并不是材料本身发生了变化，而是由样品状态与制样方式带来的影响。

国科 D7 Mate 搭载一维阵列探测器，即使在 1200W 低功率下，也能敏锐捕捉到白糖颗粒因制样方式不同而产生的峰强与峰位变化—让看不见的”操作误差”现出原形。

安徽国科仪器科技有限公司是一家专业从事X射线结构分析设备研发、生产、销售的创新型国家高新技术企业，在小角散射仪(SAXS)、X射线衍射仪(XRD)、高压衍射仪(HPXRD)、桌面X射线吸收精细结构谱仪(XAFS)、原位多外场样品环境、X射线源及国家大科学装置等高端X射线结构分析设备领域已顺利实现产品定型，并与各大科研院所和企业、事业单位取得合作，为客户提供全集成、高附加值的全方位解决方案。

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