近几年来X射线衍射分析技术发展迅速,XRD越来越受到广大科研人员的重视。XRD技术理论和XRD教学在钢铁冶金、冶金建材、能源环保、电子信息、新药研发、航空航天、石油化工等领域都得到广泛的应用。随着X射线衍射技术的发展,XRD分析和表征在科研学习中的应用不断向纵深方向上拓展延伸。
本文简单的介绍下XRD的数据分析,Jade软件的寻峰与物相检索使用教程!
寻峰
在物相鉴定过程中会标定峰位,因此首先需要寻峰。寻峰就是把图谱中的峰位标定出来,辨别出图谱的某个起伏是否一个真正的峰。每一个衍射峰都有许多数据来说明,如峰高、峰面积、半高宽、对应的物相、衍射面指数、由半高宽计算出来的晶粒大小等等。
在Jade中有多种方式实现寻峰,在这里重点介绍用主工具栏命令实现自动寻峰和用编辑工具栏命令实现手动寻峰。
1. 自动寻峰
在主工具栏“自动寻峰按钮”处,单击鼠标左键,实现自动寻峰,Jade将按一定的数学计算方法来标定峰。
一般来说,是按数学上的“二阶导数”来确定是否是一个峰的存在(存在负区绝对值极大值)。因此,只要符合这个条件的峰起伏都会判定为峰,而有些峰因为不是那么精确地符合这个条件,而被漏判。因此,在寻峰之前,一般都做一次“平滑”,以减少误判。
图例为Sb2O3的自动寻峰;点击鼠标右键,打开寻峰参数设置对话框(图 12),选择“Labeling”,在其页面右侧可设置“面间距d值”和“晶粒尺寸“的单位是Å(Angstorm,埃)或nm(纳米)。
实现自动寻峰
寻峰参数设置对话框
2. 手动寻峰
在编辑工具栏依次进行以下步骤:(1)左键点击手动寻峰命令;(2)在某一个衍射峰下,左键点击,实现手动增加一个峰标记,右键单击,则删除一个寻峰标记。
实现手动寻峰
另外,在寻峰之后,一定要仔细检查,并用手动工具栏中的“手动寻峰”来增加漏判的峰(鼠标左键在峰下面单击)或清除误判的峰(鼠标右键单击)。
3. 寻峰报告
寻峰之后,就可以观察和输出“寻峰报告”了。
(1)点击“>>”;
(2)点击“Report”;
(3) 选择“Peak Search Report”,就可以打开寻峰报告。
在寻峰报告中,可以直接选择“print”命令,将报告内容直接打印出来。
单击“Save"结果保存为“样品名.IDE”。这是一个纯文本文件。文件中的积分强度(Area)可用于计算相含量。
物相检索
打开Jade点击“文件-文件读入”,导入原始数据文件。
Jade可读取的数据类型很多,如:
- MDIASCII Pattern Files(.mdi):Jade的默认数据格式,也是一种通用的纯文本格式,被很多其它软件所使用。
- RINT-2000 Binary pattern files(,raw):日本理学仪器数据二进制格式。
- Jade import ascii pattern files(.TXT):通用文本格式,这种格式的文件可由Jade产生,也可读入到Jade中。
物相分析要至少分3轮进行,这样才能把所有的物相找出来。这3轮分别命名为大海捞针、指定元素分析、单峰分析。
(1)大海捞针:
打开一个图谱,不作任何处理,鼠标右键点击“S/M”按钮,打开检索条件设置对话框,,去掉“Use chemistry filter”选项的对号,同时选择多种 PDF 子库,检索对象选择为主相(S/M Focus on Major Phases)再点击“OK”按钮,进入“Search/Match Display”窗口。
物相检索完成,关闭这个窗口返回到主窗口中。
大海捞针式检索的特点:
- 一般可检测出主要的物相。
- 在对样品无任何已知信息的情况下可用。
- 在考虑样品受到污染、反应不完全的情况可试用。
- 不可能检索出全部物相。
- 检索出来的物相可能与实际存在的物相偏差较大,需要其它实验作进一步证实。
(2)指定元素分析:
指定元素主要是限定样品中存在的“元素”或“化学成分”。在“Use chemistry filter”选项前加上对号,进入到元素周期表对话框。将样品中可能存在的元素全部输入,点击“OK”,返回到前一对话框界面,此时可选择检索对象为次要相或微量相(S/M Focus on Minor Phases或 S/M Focus on Trace Phases)。其他操作与第一轮完全相同。
指定元素分析检索的特点:
- 缩小了程序的搜索范围,限定条件越严格,检索出来的物相可能越正确。
- 限定元素时,原则上一次限定的元素不超过4个。
- 一般能将剩余相都检索出来。如果检索尚未全部完成,即还有多余的衍射线未检定出相应的相来,可逐步减少元素个数,重复上面的步骤,或按某些元素的组合,尝试一些化合物的存在。如某样品中可能存在AL,Sn,O,Ag等元素,可尝是否存在Sn- O化合物,此时元素限定Sn和O,暂时去掉其它元素。
- 反复改变限定条件,程序会给出不同的检索结果。
(3)单峰分析:
如果经过前两轮尚有不能检出的物相存在,也就是有个别的小峰未被检索出物相来,那么,此时最有可能成功的就是单峰搜索。单峰搜索:即指定一个未被检索出的峰,在PDF卡片库中搜索在此处出现衍射峰的物相列表,然后从列表中检出物相。
在主窗口中选择“计算峰面积”按钮,在峰下划出一条底线,该峰被指定,鼠标右键点击“S/M”,此时,检索对象变为灰色不可调。此时,可以限定元素或不限定元素,软件会列出在此峰位置出现衍射峰的标准卡片列表。其他操作与第一轮完全相同。
单峰分析检索的特点:
- 单峰分析法也是一种限定条件的检索方法,它限定了在某衍射角范围内出现衍射峰的物相。
- 如果可以肯定某两个或三个峰应当是同一物相的峰,则可同时选择几个峰进行检索。
通过以上三轮搜索,99.9%的样品都能检索出全部物相。
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