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JADE軟件分析處理XRD數據---問題解答

束蘊儀器

2022.4.24

?2022年四月舉辦的主題為“JADE軟件分析處理XRD數據”網絡研討會，由JADE創始人周榮生博士主講，主要講解了XRD數據背景處理、物相檢索、定量分析、Rietveld精修、粉末XRD數據解析結構等，受到了廣大師生及相關科研工作者的歡迎，聽眾現場也提出了很多具有代表性的問題，主要問題解答如下：

1. 做金屬氧化物粉末的全譜擬合時，JADE軟件中，圖峰擴展選擇的原則是什么？什么情況下選擇單獨的半高寬曲線？什么情況下選擇擬合晶粒大小和應變？

答：要看分析的需求，來選擇相應的選項，如果關注晶粒大小和應變的話，那就選擇“擬合晶粒大小和應變”。需要指出的是，在JADE中分析數據，如果選擇“擬合晶粒大小和應變”，需要建立一個標準的儀器曲線，在建立的儀器曲線之上，再通過卷積的方式，準確計算出晶粒大小和應變，如果晶粒尺寸超過500A的話，應該就不是特別準確了。如果選擇“擬合單獨半高寬曲線”，通常需要有三個參數f0,f1和f2（半高寬=f0+f1*2θ+f2*2θ^2）才能擬合出低角度到高角度的半高寬曲線，通常半高寬曲線為開口向上的拋物線，正常衍射儀，低角度半高寬高一些，中間角度低，到高角度半高寬又上升了，優勢在于參數少，對于同時精修多個物相，有衍射峰重疊導致峰寬太寬的時候，有些衍射峰強度消失在背景中等情況，“擬合單獨半高寬曲線”的參數少，可以很好的擬合。

2. DD法定量分析時，需要考慮RIR的值嗎？

答：不需要，DD法定量分析的時候，完全靠的是化學式來進行定量分析的。使用DD法來做定量分析的時候，為確保有較高的準確度，應注意以下幾點：

（1）收集XRD圖的范圍要盡可能的大，盡可能收集的更多衍射峰；

（2）各個物相之間晶胞體積差異不要太大；

（3）各個物相之間元素序數差異不要太大；

比如對稱性高的、晶胞體積小的物相在小于90°衍射峰個數比較少，對稱性低的、晶胞體積大的物相在小于90°衍射峰個數比較多，不同物相總的衍射能力的百分比在一定的范圍內比例不一樣，則采用DD法做的定量分析準確度就會降低。此外還受到溫度因子影響，原子序數差異導致原子對X射線的散射能力不同，重的原子和輕的原子在不同角度對X射線的衰減能力不一樣，也會影響到DD法定量分析的準確度。

3. 多次WPF擬合時，結果差別比較大，是為什么？

答：如果多次擬合，擬合后如果R值差別比較大或者物相相對含量差別比較大的話，可能原因：（1）物相選取的不對；（2）精修的時候，精修的參數太少或者太多，有些精修參數之間是相互關聯的；JADE中有個比較有用的功能，共通>> EPS&CC 中來顯示精修的各個參數之間的關聯度，對于有些關聯很強烈的參數，有可能對整體精修的R值影響不大，但是對重量比的分析結果卻影響很大，精修的過程主要是減小差異圖的過程，如果在衍射峰重疊嚴重的地方，修改某些精修參數會對精修的差異圖影響較小，倒是對其他的分析結果比如重量比可能會影響的比較大。

4. PDF卡片號和CCDC號有什么關聯？怎么通過PDF卡片號查找CCDC號，或者通過CCDC號查找PDF卡片號？

答：PDF-4 Organic數據庫中收錄了CCDC的單晶結構數據，PDF卡片號以02開頭的，結構數據的來源是CCDC數據庫，但是PDF卡片號和CCDC號沒有任何關聯，目前PDF卡片庫中可以通過化學式、化合物名稱等方式PDF卡片，在PDF卡片中也有包含對應的CCDC的號碼。

5. 在全圖擬合中（WPF）如何來選擇峰型函數？

JADE軟件中，在WPF模塊有三個峰型函數可以選。（1）仿Voigt函數，即PV函數，是高斯函數和洛倫茲函數的組合，可以精修混合因子，一般適用于大部分的峰型擬合，比如衍射峰頂不太尖銳，衍射峰左側拖尾不太嚴重的情況下，選項仿Voigt函數；如果有些峰型，如中子衍射，為純的高斯函數，則只能選擇仿Voigt函數來模擬衍射峰；（2）皮爾遜VII函數，為增強洛倫茲函數，但是可以精修斜因子函數；（3）FCJ模型，主要適用于軸心發散導致的低角度衍射峰左側有嚴重的拖尾現象，即衍射峰有嚴重的不對稱。

如果不清楚要選擇那個函數的話，可以在WPF精修的過程中，選擇不同的函數來觀測R值，選擇R值最小的函數即可。

在峰型擬合中，選擇峰型函數除了WPF中的三個函數外，第四個峰型函數為“分隔皮爾遜VII”，主要適用于峰型嚴重不對稱的情況下，衍射峰分開模擬。

提示：在精修之前，如果不知道選擇哪個峰型函數時，一般可以放大某個衍射峰，在“擬合峰”的功能中，選擇不同擬合函數分別進行峰擬合，來觀測精修后R值的情況，選擇R值最低的峰型函數。

6. 在物相檢索的過程中，對于PDF卡片庫沒有收錄的物相，自建的CIF文件如何導入到PDF卡片數據庫中？

答：PDF卡片數據庫不允許客戶增加物相條目，但是在JADE軟件中支持用戶使用CIF文件來自建數據庫，菜單欄中選擇：數據庫>>建立結構數據庫，在“自制晶體結構數據中管理窗”中，新建CSD數據庫，將CIF文件讀取到JADE中并計算d-I 列表，用戶即成功自建數據庫。

用戶自建的數據庫可用于物相檢索，Rietveld精修等，在物相檢索的過程中，用戶自己的數據將自動出現在JADE界面右下角數據庫選擇列表中。

7. 在晶胞參數精修過程中，如何判斷結果是否準確？那些參數影響權重較大？

答：通常在XRD精修過程中，晶胞參數一般精修的比較準確，主要觀察精修的峰位即可。在JADE軟件中，為精確精修晶胞參數，特意設定了無結構精修晶胞參數的功能，在WPF窗口中，右擊物相，選擇“無結構物相”精修。

在選用“無結構物相”精修晶胞參數的過程中，（1）一定要注意零點漂移、樣品位移對衍射峰位的影響因素；（2）準確精修衍射峰面積，只有峰面積精修的準確了，衍射峰的峰位才會準。選用“無結構物相”精修晶胞參數表明只對關注衍射峰的位置，不關注衍射峰的強度，好處在于可以精修單個衍射峰的面積，此時精修的晶胞參數會非常準確。

影響權重的因素有，峰型函數、背景曲線、如何處理多相中重疊峰的問題等。

8. 如何在物相檢索過程中，導入特定的PDF卡片數據？

答：在做物相檢索的過程中，JADE支持根據PDF卡片號、物相名稱、礦物族等導入特定的PDF卡片數據，該功能在物相檢索模塊中“物相查找工具欄”中可以實現。

9. XRD數據定量計算的時候，如何處理由于吸收造成的影響？或者說什么時候需要考慮吸收的問題？

答：基本上粉末衍射的話，吸收問題不太存在。樣品如果研磨的比較細的話，顆粒大小差距小的話，微觀吸收的效果在粉末XRD中基本中不存在；如果粉末樣品中，不同物相的粉末顆粒大小差距比較大的時候，超過幾個微米的話，可能造成微觀吸收，即顆粒大小不均勻的話，在JADE中有補正的方法，在WPF窗口中，wt%熒光的對話框中，選擇“Brindley吸收校正”。