第五章 数据基本处理与物相分析

施洪龙hlshi@电话：68930256X-射线晶体学

地址：中央民族大学1#东配楼目录第一章X-射线晶体学简介第二章晶体学基础第三章衍射基础第四章实验技术第五章数据基本处理和物相分析第六章单胞的确定第七章晶体结构解析第八章晶体结构精修第五章数据的基本处理衍射数据的基本解释数据的基本处理物相识别和定性分析定量相分析背底的扣除数据平滑Kα2的剥离寻峰峰型拟合第五章数据的基本处理——衍射数据的基本解释物相分析：通过SM进行物相识别、定性或定量物相分析。每个衍射峰的指标、衍射峰强及准确的晶格常数。单胞内的原子分布——晶体结构。准确的结构描述：单胞内原子的平衡位置、原子的位移参数、占有率——Rietveldrefinement材料的显微结构特征：点缺陷、位错、孪晶……第五章数据的基本处理——衍射数据的基本解释根据实验目的的不同，可进行：第五章数据的基本处理——衍射数据的基本解释根据实验目的的不同，可进行：快速实验样品质量数据的基本处理物相识别寻峰优化实验条件第五章数据的基本处理——衍射数据的基本解释根据实验目的的不同，可进行：数小时实验指标化峰型拟合未知物相已知物相晶格常数精修第五章数据的基本处理——衍射数据的基本解释根据实验目的的不同，可进行：数天实验晶体结构解析全谱分峰抽出结构因子FT晶体结构精修第五章数据的基本处理——数据的基本处理Raw数据物相分析、结构解析、结构精修数据基本处理Reducedfiles角度、积分强度第五章数据的基本处理——数据的基本处理背底和Kα2背底是不可避免的，同一样品在同一仪器上不同时间测试，会得到不同的背底。源于空气、样品台、样品表面的非弹性散射，X-射线荧光，探测器噪音等。背底处理：扣除背底或函数拟合IKα1：

IKα2=2：1注意：2：1的强度比只含弹性散射，不含背底噪音→先扣背底再扣kα2第五章数据的基本处理——数据的基本处理背底——直接扣除背底类型背底阈值Kα2的剥离第五章数据的基本处理——数据的基本处理背底——直接扣除第五章数据的基本处理——数据的基本处理背底——直接扣除手动背底第五章数据的基本处理——数据的基本处理背底——函数拟合多项式：复杂背底可以用24个系数Bm拟合Fourier多项式：非晶弥散背底在全谱拟合和Rietveld精修中一般都不扣背底第五章数据的基本处理——数据的基本处理平滑能有效地减少随机强度测量误差引起的统计噪声，减少图谱中的毛刺，使得图谱更加平滑。但平滑过程也会引起衍射峰的宽化，分辨率降低，在操作不当是还可能把较弱的衍射峰平滑掉。在全谱拟合和Rietveld精修中一般都不扣背底第五章数据的基本处理——数据的基本处理平滑第五章数据的基本处理——数据的基本处理寻峰峰位是指标化、空间群的确定、定性或定量相分析的前提峰位通常为衍射峰的最大值或半高宽为减小寻峰误差，需先扣除Kα2第五章数据的基本处理——数据的基本处理寻峰第五章数据的基本处理——数据的基本处理寻峰第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合对于X-射线粉末衍射花样，通常用Pseudo-Voigt或Pearson-VII函数作为峰型函数对实验花样拟合，基于非线性最小二乘法获得每个Bragg衍射峰的峰位、半高宽和积分强度。峰型拟合的好坏与峰型函数的选取，初始值的设置、背底等参数相关。峰型拟合的峰位与寻峰得到的峰位是存在差异的。第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合R=6.56%第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合R=5.19%第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合不准确衍射峰位最终会影响到晶格常数的准确度！第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合第五章数据的基本处理——数据的基本处理峰型拟合第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析物相识别三原则任何一种物相都有其特征的衍射谱任何两种物相的衍射谱都不可能完全相同含有多个物相的样品其衍射峰是各物相的简单叠加第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析物相识别三标准标准卡片的峰位是否与实验谱中的峰位相匹配，即使三强线匹配得很好，但另一较强线明显没有或偏离衍射峰也不能确定该物相的存在；标准卡片库中的峰强比与样品的峰强比要大致相同，但在各向异性较强的样品中需要考虑择优取向，峰强比仅作参考；检索出来的物相元素要一致，否则只能确定样品中存在类似的结构。第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析化学名称化学式卡片编号卡片分类晶系PDF卡片空间群密度仪器信息补充说明参考文件第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析衍射谱衍射数据第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析S-M常用软件SearchMatchMdiJade第五章数据的基本处理——物相识别和定性分析如何使用？第五章数据的基本处理——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：衍射仪用标准样品严格对中；尽量消除样品的择优取向；制样过程中尽量减少吸收效应，样品的厚薄程度。第五章数据的基本处理——定量相分析Absorption-diffractionmethod利用纯相的标准强度I0hkl和混合相中的观察强度Ihkl进行计算。混合物相中a物相的质量百分比：Klug’sequation混合物中a相的hkl峰强度纯相a的hkl峰强度a相的质量吸收系数要考虑样品的厚度第五章数据的基本处理——定量相分析Absorption-diffractionmethod峰型拟合从cif文件计算从cif文件计算第五章数据的基本处理——定量相分析Absorption-diffractionmethod如果混合物中各物相的吸收系数相近，则Klug’sequation简化为衍射峰的强度比。所以，物相含量与衍射强度密切相关，定量分析前务必消除影响衍射强度的各种因素。第五章数据的基本处理——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与参考标准物相的最强峰之比，即RIR通常参考物相的最强峰为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。第五章数据的基本处理——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数据的基本处理——定量相分析其它常用定量分析方法LeBailorPawley全谱拟合要求先进行指标化，得到晶格参数第五章数据的基本处理——定量相分析定量分析基本过程物相识别第五章数据的基本处理——定量相分析定量分析基本过程添加cif文件计算物相衍射花样第五章数据的基本处理——定量相分析定量分析基本过程添加cif文件计算物相衍射花样第五章数据的基本处理——定量相分析定量