XRD原位冷热台是一种安装在X-射线衍射仪上的变温测试附件，通过液氮致冷与电阻加热技术，实现样品在-190℃至1200℃宽温度范围内的原位X-射线衍射分析。其核心应用体现在材料结构动态研究、多环境条件模拟及高精度实验控制三大方向，具体应用场景与技术优势如下：

一、材料结构动态研究：揭示温度依赖性相变

1.相变温度测定

通过程序控温功能，精确捕捉材料在加热/冷却过程中的相变点。例如，钛合金（如Ti22Nb）在原位升降温过程中，XRD谱线会显示母相与析出相的衍射峰强度随温度演化，从而确定相变温度范围。

2.晶体结构演变分析

实时监测材料在不同温度下的晶格参数变化。例如，研究高温超导材料时，可观察到晶格常数随温度升高的膨胀规律，为优化材料性能提供数据支持。

3.热稳定性评估

在高温或低温环境下长时间测试，评估材料的结构稳定性。例如，陶瓷材料在1000℃以上是否发生晶格坍塌或相分离。

二、多环境条件模拟：适配复杂实验需求

1.气氛控制实验

支持空气、惰性气体（如氩气）或真空环境，模拟材料在实际应用中的条件。例如：

氧化反应研究：在空气环境中测试金属材料的高温氧化过程，通过XRD分析氧化产物的物相组成。

催化反应监测：在惰性气体保护下，研究催化剂在反应温度下的结构变化，避免空气干扰。

2.真空环境测试

可升级至10⁻³ mBar真空腔室，适用于对氧气敏感的材料（如某些金属粉末或有机晶体）的高温测试，防止氧化或分解。

3.反射/透射模式切换

通过Kapton膜X射线视窗，支持反射模式（适合粉末样品）和透射模式（适合薄片样品），灵活适配不同样品形态。

三、高精度实验控制：保障数据可靠性

1.宽温度范围与高稳定性

温度范围：-190℃至1200℃（选型），覆盖极低温到超高温场景。

稳定性：±0.1℃（<600℃）、±1℃（>600℃），确保温度波动对衍射结果的影响可忽略。

2.快速升降温与程序控温

速率：0~50℃/min（可调），支持阶梯控温或连续变温实验。

程序段控温：通过上位机软件预设温度曲线，实现自动化实验流程。

3.多设备联动与数据分析

兼容性：适配布鲁克、赛默飞、理学等主流XRD衍射仪，支持定制样品架。

软件集成：配套温控软件可同步采集温度、时间与XRD图谱数据，结合Jade、HighScore等软件进行物相识别与晶格参数计算。

四、典型应用场景与案例

1.金属材料研究

案例：钛合金原位变温测试中，通过XRD分析不同状态（如退火态、淬火态）合金的相组成随温度的变化，优化热处理工艺。

2.陶瓷与矿物研究

案例：研究陶瓷材料在高温烧结过程中的晶相转变，确定最佳烧结温度以避免裂纹或相分离。

3.能源材料开发

案例：锂电池正极材料在充放电过程中的结构演变，通过原位XRD监测层状结构向尖晶石结构的相变，指导材料设计。

4.地质与冶金学

案例：模拟地质熔融包裹体在高温下的结晶过程，分析矿物相的形成顺序与温度条件。