温度验证

温度验证对于确定样品表面的实际温度与热传感器测量的温度之间的偏差大小至关重要。验证是通过测量具有已知热特性的样品并将实验结果与文献参考值进行比较。有两种方法可以执行温度验证：

• 具有合适的晶体学固固相变或熔点的材料可以通过 XRD 测量。

• 可以在很宽的温度范围内测量具有固定热晶格膨胀参数的材料。

实验准备 

XRDynamic 500

样本制备：

磷酸二氢铵（ADP、NH₄H₂PO₄）和磷酸二氢钾（KDP、KH₂PO₄）以细粉形式获得，无需进一步处理或纯化即可使用。

图1:可选的 TTK 600 环境加热器

实验分析 

• 标配 TTK 600

比较 30 °C 和 -180 °C 的图像给出可见变化的总览。在 29.0° 2θ 处的反射强度增加，而在 23.75° 2θ 处的反射强度减小（图 2a）。同时，两个峰的位置略微向较低的角度移动。此外，可以观察到在 26.6°、36.0°、40.0° 和 43.5° 2θ 处出现强度非常低的反射（图 2b）。

图2：强度明显改变的反射和新出现的反射用星号标记

在 -50 °C 和 -180 °C 之间的 ADP 初步测量中，可以确定转变温度在 -140 °C 和 -150 °C 之间。虽然观察到的结构变化是快速的、可逆的和可重复的，但不是很重要，同时在低分辨率或短曝光时间的测量中可能会被遗漏。

图 3 中描绘了具有较小温度步长的测量结果。从数据中，可以推断出相变发生在 -142 °C。

图 3：ADP 的较小温度步长的低温测量热图

ADP 相变的文献值为 -125 °C，比测量温度 -142 °C 高 17 °C，即相变发生偏差了 17 °C。观察到的偏差大约为 14%，这对于直接加热器/冷却器来说是可以预期的，因为样品仅被从表面加热或冷却，所以温度梯度是不可避免的。

• TTK 600 环境加热器

使用 TTK 600 附件环境加热器进行重复实验。环境加热器将 TTK 600内部的直接加热器转变为微型环境加热器，从而提高样品周围的温度均匀性。 使用环境加热器的转变温度为-128 °C，仅比文献值低 3 °C (2 %)（见图 4）。这个偏差非常小，清楚地表明使用可选的环境加热器即使对于低温实验也是非常有益的。

图 4：具有 TTK 600 环境加热的 ADP 小温度步长的低温测量热图

• 标配TTK 600

KDP 中的相变不会导致新反射的出现，但会导致一些低强度和高强度反射峰发生变化。在 30.8° 2θ 处构成图案中第二强反射的双峰分裂成多个反射峰。对于 29.7° 、34.1°、45.8° 和 46.5° 2θ的反射，可以观察到类似的分裂，通常伴随着强度损失和轻微的位置偏移（图 5）。

图 5：KDP 在 30 °C（灰色）和 -180 °C（红色）下的衍射图绘制在线性 (a) 和对数刻度 (b) 上。在冷却过程中显示出显著变化的反射用星号标记。

图 6：KDP 小温度步长的低温测量的热图（ 28° 和 35° 2θ 之间的区域）

• TTK 600 环境加热

图 7：使用 TTK 600 的可选的环境加热附件测量的的 KDP 小温度步长的低温测量热图

实验结论 

ADP 和 KDP 在 -125 °C 至 -150 °C的温度范围内作为温度验证材料效果很好。由于两种材料的相变仅导致衍射图案发生轻微变化，因此测量的分辨率和信噪比起着重要作用。

这两种材料都使用标准 TTK 600 或可选环境加热。结果表明，环境加热显着降低了测量温度和样品温度之间的温度偏差，因此尽可能在低于环境条件的温度下使用环境加热。