XRD原位冷熱臺是一種安裝在X-射線衍射儀上的變溫測試附件，通過液氮致冷與電阻加熱技術，實現樣品在-190℃至1200℃寬溫度范圍內的原位X-射線衍射分析。其核心應用體現在材料結構動態研究、多環境條件模擬及高精度實驗控制三大方向，具體應用場景與技術優勢如下：

一、材料結構動態研究：揭示溫度依賴性相變

1.相變溫度測定

通過程序控溫功能，精確捕捉材料在加熱/冷卻過程中的相變點。例如，鈦合金（如Ti22Nb）在原位升降溫過程中，XRD譜線會顯示母相與析出相的衍射峰強度隨溫度演化，從而確定相變溫度范圍。

2.晶體結構演變分析

實時監測材料在不同溫度下的晶格參數變化。例如，研究高溫超導材料時，可觀察到晶格常數隨溫度升高的膨脹規律，為優化材料性能提供數據支持。

3.熱穩定性評估

在高溫或低溫環境下長時間測試，評估材料的結構穩定性。例如，陶瓷材料在1000℃以上是否發生晶格坍塌或相分離。

二、多環境條件模擬：適配復雜實驗需求

1.氣氛控制實驗

支持空氣、惰性氣體（如氬氣）或真空環境，模擬材料在實際應用中的條件。例如：

氧化反應研究：在空氣環境中測試金屬材料的高溫氧化過程，通過XRD分析氧化產物的物相組成。

催化反應監測：在惰性氣體保護下，研究催化劑在反應溫度下的結構變化，避免空氣干擾。

2.真空環境測試

可升級至10?3 mBar真空腔室，適用于對氧氣敏感的材料（如某些金屬粉末或有機晶體）的高溫測試，防止氧化或分解。

3.反射/透射模式切換

通過Kapton膜X射線視窗，支持反射模式（適合粉末樣品）和透射模式（適合薄片樣品），靈活適配不同樣品形態。

三、高精度實驗控制：保障數據可靠性

1.寬溫度范圍與高穩定性

溫度范圍：-190℃至1200℃（選型），覆蓋極低溫到超高溫場景。

穩定性：±0.1℃（<600℃）、±1℃（>600℃），確保溫度波動對衍射結果的影響可忽略。

2.快速升降溫與程序控溫

速率：0~50℃/min（可調），支持階梯控溫或連續變溫實驗。

程序段控溫：通過上位機軟件預設溫度曲線，實現自動化實驗流程。

3.多設備聯動與數據分析

兼容性：適配布魯克、賽默飛、理學等主流XRD衍射儀，支持定制樣品架。

軟件集成：配套溫控軟件可同步采集溫度、時間與XRD圖譜數據，結合Jade、HighScore等軟件進行物相識別與晶格參數計算。

四、典型應用場景與案例

1.金屬材料研究

案例：鈦合金原位變溫測試中，通過XRD分析不同狀態（如退火態、淬火態）合金的相組成隨溫度的變化，優化熱處理工藝。

2.陶瓷與礦物研究

案例：研究陶瓷材料在高溫燒結過程中的晶相轉變，確定最佳燒結溫度以避免裂紋或相分離。

3.能源材料開發

案例：鋰電池正極材料在充放電過程中的結構演變，通過原位XRD監測層狀結構向尖晶石結構的相變，指導材料設計。

4.地質與冶金學

案例：模擬地質熔融包裹體在高溫下的結晶過程，分析礦物相的形成順序與溫度條件。