jade怎么找峰 的一些使用经验摘要本攵简单介绍了作者在使用 X 射线衍射数据处理软件 jade怎么找峰 进行物 相检索、物相定量分析、晶胞参数修正以及晶粒尺寸与微应变计算等方面嘚一 些经验和技巧jade怎么找峰 是一个 32 位 Windows 程序，用于处理 X 射线衍射数据除基本的 如显示图谱、打印图谱、数据平滑等功能外，主要功能有粅相检索、结构精修、 晶粒大小和微观应变计算等许多功能1 jade怎么找峰 的物相检索方法和技巧jade怎么找峰 的物相检索功能是非常强大的，通過软件基本上能检索出样品中全部 物相物相检索的步骤包括1 给出检索条件包括检索子库（有机还是无机、矿物还是金属等等）、 样品中鈳能存在的元素等；2 计算机按照给定的检索条件进行检索，将最可能存在的前 100 种物相 列出一个表；3 从列表中检定出一定存在的物相（人工唍成）一般来说，判断一个物相的存在与否有三个条件1 标准卡片中的峰位与测量峰的峰位是否匹配；2 标准卡片的峰强比与样品峰的峰强仳要大致相同；3 检索出来的物相包含的元素在样品中必须存在jade怎么找峰 物相检索的常用方法有无限制检索法和限定条件检索法。其中可限 定的条件包括PDF 卡片库、元素组合、设置检索焦点、单峰检索另外，也 可以对物相进行反查1.1 无限制检索无限制检索就是对图谱不作任哬处理、不规定检索卡片库、也不作元素限 定、检索对象选择为主相（S/M Focus on Major Phases）。这种方法一般可检测出样品中的主要的物相在对样品无任何巳知信息的 情况下可试着检索出样品中的主要物相，进而通过检索出来的主要物相了解样 品中元素的组成另外，在考虑样品受到污染、反应不完全的情况可试探样品 中是否存在未知的元素但是，这种方法不可能检索出全部物相并且检索结 果可能与实际存在的物相偏差較大，需要其它实验作进一步证实2.2 PDF 卡片库的选择一般人认为，通过 X 射线衍射方法就能了解样品中存在某些元素其实这 是一个误解。X 射線衍射是一种结构分析手段而不是元素分析手段，有很多 物相虽然结构上也存在微小的差别但是 X 射线衍射物相分析并不能真正区分 它們。X 射线衍射物相分析的目的应当是在已知样品元素组成的情况下检测这 些元素的赋存状态PDF 卡片库中有 4 个主要的数据库子库，即Inorganic, ICSD Patterns, Minerals 和 ICSD Minerals对於一般的样品，通常只需要选择这 4 个数据库 就完全可以检索出全部物相特别是当样品为天然矿物时，应当只选择矿物库 的两个子库ICSD Patterns, Minerals否則，多选的数据库会对矿物物相分 析带来困难还有一点值得注意ICSD国际晶体学数据库在物相检索中非常 重要，因为很多新的物相在其它三個库中很难找到我们应当注意的是，选择 不同的数据库可能会得出不同的结果数据库选择不合适时，可能会导致某些 物相检索不出1.3 限定检索的焦点在 jade怎么找峰 的检索窗口中，对于检索的重点有 4 种不同的选择Search Focus on Major、Minor、Trace、Zoom window、Painted分别表示检索时主 要着眼于主要相、次要相、微量楿、按全谱检索或按选定的某个峰来检索。在 实际的检索中可能用得最多的是第一个和最后一个。即首先检索出样品中的 主要物相然後再选择某一个未归属的峰进行检索。1.4 样品成分的限定样品元素限定是缩小检索范围的有效手段因此，我们在进行 X 射线衍射 物相分析之湔应当先做样品的元素分析只有这样，才能准确并且正确地检索 出样品中的全部物相成分限定的要点是1 只选样品中的主要元素。2 最多 選择 4 个元素当样品成分比较复杂，含有元素种类较多时优先选择量多的 元素，并且每次最好只选择不多于 4 个元素否则，检索范围过夶会影响检 索结果。3 尝试非金属元素 C,H,O有时，样品会发生吸潮、氧化、腐蚀 在按已知元素检索不出物相时，要考虑样品是否发生这种反应4 尝试不同 的元素组合。由于衍射谱受固溶、择尤取向等影响导致衍射峰位偏离正常位 置或者峰强不匹配，在很多情况下会有一些物相检索不出来，应当试探特定 元素组合的存在当样品中元素种类太多时，检索结果可能不准确因此，应当反复检索几 次并对比幾次的检索结果，然后才作出最终的结论1.5 单峰搜索法单峰搜索法是 jade怎么找峰 很有特色的一种检索方法。当多数主要物相被检索出 来但還存在某几个衍射峰未归属时，这种方法特别有效其方法是选择“计 算峰面积Peak Paint”按钮，选定一个角度范围进行检索这种方法的特点是1 檢索出来的物相是在指定角度范围内有衍射峰的 物相；2 可同时选择几个相似的衍射峰；3 加上其它限定条件，可以检索出 样品中全部物相雖然，jade怎么找峰 的物相检索功能非常强大通过改变检索条件和方法，基本上 能检索出样品中的全部物相但是，也会有物相检索不出的凊况其原因主要 是1 衍射角度偏移过大。如高温实验中的衍射峰往往会偏离标准位置很多 单纯从高温衍射图谱很难检索出正确的物相。2 囿新相产生确实不存在相 应的卡片。粉末 X 射线衍射物相分析方法只能检索出“已知物相”新研究中出 现的一些新物相可能会检索不出來。3 化学反应中产生了一些中间产物化 学合成中往往由于实验条件不合适，而产生一些中间产物这些物相由于是一 些不稳定的化合物，在 PDF 卡片库中没有相应的卡片与之对应4 成分分析 错误。每一种元素分析方法都有一个准确度范围成分分析也可能存在错误。 如果按给萣的元素范围检索不出物相时应当扩大成分的检索范围。5 有择 尤取向择尤择向严重时会使物相的某些衍射峰强度不匹配，甚至于消失一 些加工过的合金材料尤其如此。应当有目的地试探一些物相的存在因此，强 度匹配只能作为参考依据6 含量过低或衍射强度太小。X 射线衍射物相分析方法可较准确地检索出样品中的主要物相但对于微 量相的检索结果由于缺少必要的判断因素而使结果不具有唯一性。叧外在不 同的检索条件也可能得到不同的物相鉴定结果。元素分析应当做在物相分析的 前面2 通过 jade怎么找峰 的强度计算物相的质量分数jade怎么找峰 通常并没有包含物相定量分析的模块。但是可以通过 jade怎么找峰 计算出 物相的衍射强度，进而进行物相质量分数的计算但是，茬计算过程中有几 个问题值得注意。2.1 衍射强度的表示问题物相的衍射强度既可以用衍射峰的高度也可以用衍射峰的面积来表示通 过 jade怎麼找峰 可以得到 4 种物相衍射强度的数据寻峰峰高、寻峰面积；拟合峰高、 拟合面积。而峰高和峰面积的关系是面积峰高*FWHM一般来说，在强喥 表示中有 3 个主要的问题1 通过寻峰操作得到的峰高和面积数据有时很 准确，但是若衍射谱中存在重叠峰则会使计算值偏高。2 拟合面积較为准 确可解决重叠峰的问题，但拟合峰高一般有偏差3 当物相的晶粒度不同 时，用峰高还是用面积来表示强度并不等价它们受衍射峰宽度的影响。实际操作中通常分别使用 4 种强度数据进行计算，再将计算结果作平均 可得到较为理想的结果。但是如果重叠峰特别哆时，可只选用拟合数据而 当样品中无重叠时，使用寻峰数据计算反而会更准确2.2 RIR 的取值问题RIR 即当物相含量与标准物相含量相等时，两楿的强度之比由于 PDF 卡 片数量逐年递增，因此多数物相都可以通过 PDF 查到 RIR 值。但是在实 际操作中存在一些问题1 同一物相有多张 PDF 卡片与之對应，而且 RIR 值不同例如MgZn2 这种物相就有多张卡片与之对应，它们的结构相同但是， RIR 值略有不同如何正确地选择合适的 RIR 值是定量计算的關键问题。一般 来说虽然有多张 PDF 卡片与被测相相对应，但实际上在衍射峰位置和衍射强 度匹配上存在较小的差别因此，应当选择与实測物相较为吻合的 PDF 卡片 特别是选择衍射强度匹配尽可能一致的卡片数据。2 不同晶粒度的同一物相RIR 值相差很大RIR 值实际上与物相的很多结構因素有关。晶粒大小是影响 RIR 值的关键 因素如果被测物相是纳米晶粒，也按正常的 RIR 值进行质量分数计算则计 算结果可能会与实际值相差很大。一般来说晶粒越小，衍射峰高越低则实 际 RIR 值越小，有时只有 PDF 卡片上的 RIR 值的 1/10影响 RIR 值的另一个 因素是粉末的研磨程度。研磨越玖RIR 值会越小。2.3 择尤取向对强度的影响若物相不存在择优取向设某HKL衍射强度为 I。存在择优取向时的衍射 强度 It有其中 P 为该晶面的极点密喥。当衍射范围内存在 n 条某物相的衍射线时任意一条衍射线的极密度 P 可 表示为式中，n 为反射区内的衍射线数N 为反射面的多重因子，Iu 为標准强度通过极密度校正的强度可得到较理解的结果。3 晶粒尺寸与微观应变的计算当晶粒尺寸小于 100nm 或者样品中存在微观应变时都会引起衍射峰的宽化 样品衍射峰的宽化FWS、衍射峰的并高宽FWHM和衍射峰宽度FWI之间 存在如下的关系式中，D 称为反卷积参数可以定义为 1-2 之间的值。峰形接近于高斯函 数设为 2；接近于柯西函数，则取 D1D 的取值大小影响实验结果的单值， 但不影响系列样品的规律性3.1 谢乐方程式中，size 表示某一衍射面方向的长度通常称为晶块尺寸或晶粒尺寸。 计算晶块尺寸时一般采用低角度的衍射线。但是如果晶块尺寸较大，可用 较高衍射角的衍射线使用谢乐公式计算晶粒尺寸时，若晶粒尺寸在 30nm 左右计算结果较为 准确。此公式适用范围为 size100nm判断一个样品是否存在晶粒细化的依 据是衍射峰宽化与衍射角的余弦成反比。3.2 微观应变微观应变与衍射峰宽化之间的关系为Strain 表示微观应变一般用百分数来表示。计算微观应变时宜用高角 度衍射线。只存在微应变的样品衍射峰宽化与衍射角正弦成正比3.3 同时存在晶粒细化与微应变令 K1，作图用朂小二乘法作直线拟合,则从直线的斜率可求出微观应变； 而直线在纵坐标上的截距即为晶块尺寸的倒数。3.4 晶粒尺寸与微观应变计算时应当紸意的问题首先应当正确地判断样品的衍射峰宽化的原因。jade怎么找峰 采用作图法如果 数据点基本上是在一条水平线附近，则应当只有晶粒细化的因素存在；若数据 点保持在一条斜线附近则表明有微应变存在。此时应进一步判断是否除微应 变外是否还存在晶粒细化其佽，测量前应当制作相应的仪器宽度曲线测量仪器宽度曲线的样品应 当是粗晶粒且无应变的粉末样品。仪器宽度曲线的测量应当与样品嘚测量条件 相同不同的测量条件可能导致不同的仪器宽度变化规律。第三合适的拟合条件也是很重要的，不同的拟合参数可能会得到鈈同的 计算结果4 结晶度计算不考虑不同物相对 X 射线的散射能力不同时，结晶度可以粗略地表示为不过这样计算出来的结晶化度只是表征样品结晶程度的一个参量，并不 能表示结晶体与非晶体的质量分数jade怎么找峰 将衍射峰宽度大于 3°的峰为非晶峰。通过衍射图谱的拟合，可以直 接得到样品的结晶度。在计算结晶度时，同一系列的样品，应当选择相同的衍射角范围正确地分离晶相峰和非晶峰往往比较困难，比较容易实现的方法是只用 jade怎么找峰 的“手动拟合”命令而不使用自动拟合命令。拟合过程中拟合的好坏并 不能真实地从“R 值”上表现出来，而应当仔细观察“误差放大线”的水平程度和光 滑程度越平越越光滑表明拟合得越好。不断地在不平直和不光滑的位置加入 噺的峰并进行拟合最终将得到一条拟合最佳的曲线。5 结构精修结构精修通常分为两个步骤先通过标准样品的测量校正仪器精度；然 后通过被测样品的峰位进行晶胞参数的修正。5.1 仪器角度校正选用标准硅样品用与被测样品相同的实验条件测量标准样品的全谱。校 正仪器角度误差具有步骤为1 对标准样品的衍射谱进行物相检索、扣背景和 品的衍射图谱调入时 jade怎么找峰 自动作角度补正仪器角度误差校正。5.2 样品的结构精修样品的结构精修是以某一指定结构为初始值进行修正的具有步骤如下1 物相检索，对指定物相的“初始结构”2 扣背景和 Kα2、对图谱作平滑处理。3 物相衍射峰的拟合如果样品中存在几个物相，则全部衍射峰都要参 与拟合4 选择菜单“Options-Cell Refinement”命令，开始精修5.3 不能精修的原因与解决办法选择精修命令后，有时会出现“Unable to Graft hkl’s to peaks”的提示表 明不能进行精修。其原因有两种一是有些拟合的峰没有对应的hkl标记例 如，测量铁素体的 5 条线但检索 PDF 卡片只有前 3 条线，3 条衍射线不能进 行精修二是衍射峰位相对于“选定结构 标准卡片”的峰位偏离太哆。解决的办法通常有 3 种1 换一张卡片试试所谓结构精修即以指定的某种物相结构为“初始值”进行反复地迭代修正， 逐步逼近测量峰的位置当所选卡片的峰位与测量峰位偏离太多时，因为“初始 值”离真实值太远了无法精修下去。如换张卡片也就是改变初始值，则哽容 易精修因为，换卡片只是改变初始值所以并不影响精修的结果。2 选择 All possible reflections 如果样品为单相则可以不进行物相检索，在寻峰或拟合后矗接选用全部 衍射峰进行精修另外，有时虽然 Unable to Graft hkl‘s to peaks但还是出现 了精修的界面，选择 All possible reflections 进行精修是可行的3 先做指标化指标化的过程是对衍射谱寻峰或者拟合后，选择菜单命令“Options--- pattern indexing”出现指标化的对话框，然后单击 Go 工具,会出现一个“待 选结构”列表。最后从列表中选择出一種正确的结构例如，Al 合金的高温衍射原子受热影响，晶胞膨胀较大使实测峰与 PDF 卡片衍射线位置相差较大，无法直接精修必须先做指数标定。指数标定 后会显示一个可能的指标化结果的列表当选择某一行时，会在主窗口显示该 组指标对应的峰注意观察选定的结构與实测谱是否一致。选择正确的指标化 结果后就可进行结构精修并能得到满意的结果。总之jade怎么找峰 的功能非常强大，界面友好容噫上手。但在使用过程中要注 意方法和技巧才能得到满意的分析结果。