第五章 數(shù)據(jù)基本處理與物相分析

施洪龍hlshi@電話：68930256X-射線晶體學(xué)

地址：中央民族大學(xué)1#東配樓目錄第一章X-射線晶體學(xué)簡介第二章晶體學(xué)基礎(chǔ)第三章衍射基礎(chǔ)第四章實驗技術(shù)第五章數(shù)據(jù)基本處理和物相分析第六章單胞的確定第七章晶體結(jié)構(gòu)解析第八章晶體結(jié)構(gòu)精修第五章數(shù)據(jù)的基本處理衍射數(shù)據(jù)的基本解釋數(shù)據(jù)的基本處理物相識別和定性分析定量相分析背底的扣除數(shù)據(jù)平滑Kα2的剝離尋峰峰型擬合第五章數(shù)據(jù)的基本處理——衍射數(shù)據(jù)的基本解釋物相分析：通過SM進行物相識別、定性或定量物相分析。每個衍射峰的指標、衍射峰強及準確的晶格常數(shù)。單胞內(nèi)的原子分布——晶體結(jié)構(gòu)。準確的結(jié)構(gòu)描述：單胞內(nèi)原子的平衡位置、原子的位移參數(shù)、占有率——Rietveldrefinement材料的顯微結(jié)構(gòu)特征：點缺陷、位錯、孿晶……第五章數(shù)據(jù)的基本處理——衍射數(shù)據(jù)的基本解釋根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌?，可進行：第五章數(shù)據(jù)的基本處理——衍射數(shù)據(jù)的基本解釋根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌?，可進行：快速實驗樣品質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本處理物相識別尋峰優(yōu)化實驗條件第五章數(shù)據(jù)的基本處理——衍射數(shù)據(jù)的基本解釋根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌蛇M行：數(shù)小時實驗指標化峰型擬合未知物相已知物相晶格常數(shù)精修第五章數(shù)據(jù)的基本處理——衍射數(shù)據(jù)的基本解釋根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌?，可進行：數(shù)天實驗晶體結(jié)構(gòu)解析全譜分峰抽出結(jié)構(gòu)因子FT晶體結(jié)構(gòu)精修第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理Raw數(shù)據(jù)物相分析、結(jié)構(gòu)解析、結(jié)構(gòu)精修數(shù)據(jù)基本處理Reducedfiles角度、積分強度第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理背底和Kα2背底是不可避免的，同一樣品在同一儀器上不同時間測試，會得到不同的背底。源于空氣、樣品臺、樣品表面的非彈性散射，X-射線熒光，探測器噪音等。背底處理：扣除背底或函數(shù)擬合IKα1：

IKα2=2：1注意：2：1的強度比只含彈性散射，不含背底噪音→先扣背底再扣kα2第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理背底——直接扣除背底類型背底閾值Kα2的剝離第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理背底——直接扣除第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理背底——直接扣除手動背底第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理背底——函數(shù)擬合多項式：復(fù)雜背底可以用24個系數(shù)Bm擬合Fourier多項式：非晶彌散背底在全譜擬合和Rietveld精修中一般都不扣背底第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理平滑能有效地減少隨機強度測量誤差引起的統(tǒng)計噪聲，減少圖譜中的毛刺，使得圖譜更加平滑。但平滑過程也會引起衍射峰的寬化，分辨率降低，在操作不當(dāng)是還可能把較弱的衍射峰平滑掉。在全譜擬合和Rietveld精修中一般都不扣背底第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理平滑第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理尋峰峰位是指標化、空間群的確定、定性或定量相分析的前提峰位通常為衍射峰的最大值或半高寬為減小尋峰誤差，需先扣除Kα2第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理尋峰第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理尋峰第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合對于X-射線粉末衍射花樣，通常用Pseudo-Voigt或Pearson-VII函數(shù)作為峰型函數(shù)對實驗花樣擬合，基于非線性最小二乘法獲得每個Bragg衍射峰的峰位、半高寬和積分強度。峰型擬合的好壞與峰型函數(shù)的選取，初始值的設(shè)置、背底等參數(shù)相關(guān)。峰型擬合的峰位與尋峰得到的峰位是存在差異的。第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合R=6.56%第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合R=5.19%第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合不準確衍射峰位最終會影響到晶格常數(shù)的準確度！第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合第五章數(shù)據(jù)的基本處理——數(shù)據(jù)的基本處理峰型擬合第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析物相識別三原則任何一種物相都有其特征的衍射譜任何兩種物相的衍射譜都不可能完全相同含有多個物相的樣品其衍射峰是各物相的簡單疊加第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析物相識別三標準標準卡片的峰位是否與實驗譜中的峰位相匹配，即使三強線匹配得很好，但另一較強線明顯沒有或偏離衍射峰也不能確定該物相的存在；標準卡片庫中的峰強比與樣品的峰強比要大致相同，但在各向異性較強的樣品中需要考慮擇優(yōu)取向，峰強比僅作參考；檢索出來的物相元素要一致，否則只能確定樣品中存在類似的結(jié)構(gòu)。第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析化學(xué)名稱化學(xué)式卡片編號卡片分類晶系PDF卡片空間群密度儀器信息補充說明參考文件第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析衍射譜衍射數(shù)據(jù)第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析S-M常用軟件SearchMatchMdiJade第五章數(shù)據(jù)的基本處理——物相識別和定性分析如何使用？第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析Quantitativephaseanalysis

用于定量分析混合物相中各物相的百分含量。要求：衍射儀用標準樣品嚴格對中；盡量消除樣品的擇優(yōu)取向；制樣過程中盡量減少吸收效應(yīng)，樣品的厚薄程度。第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析Absorption-diffractionmethod利用純相的標準強度I0hkl和混合相中的觀察強度Ihkl進行計算。混合物相中a物相的質(zhì)量百分比：Klug’sequation混合物中a相的hkl峰強度純相a的hkl峰強度a相的質(zhì)量吸收系數(shù)要考慮樣品的厚度第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析Absorption-diffractionmethod峰型擬合從cif文件計算從cif文件計算第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析Absorption-diffractionmethod如果混合物中各物相的吸收系數(shù)相近，則Klug’sequation簡化為衍射峰的強度比。所以，物相含量與衍射強度密切相關(guān)，定量分析前務(wù)必消除影響衍射強度的各種因素。第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析其它常用定量分析方法Referenceintensityradiomethod基于混合物相中的物相a與參考標準物相的最強峰之比，即RIR通常參考物相的最強峰為Al2O3的(113)峰；RIR值在某些PDF卡片中能找到，可直接用于定量分析。第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析其它常用定量分析方法Rietveldrefinement基于scalefactor的定量相分析第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析其它常用定量分析方法LeBailorPawley全譜擬合要求先進行指標化，得到晶格參數(shù)第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析定量分析基本過程物相識別第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析定量分析基本過程添加cif文件計算物相衍射花樣第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析定量分析基本過程添加cif文件計算物相衍射花樣第五章數(shù)據(jù)的基本處理——定量相分析定量