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第二彈——粉末衍射精修給出的東西能吃嗎？

來(lái)源：王小z XRD Refineme 時(shí)間：2020-06-05 08:52:57 瀏覽：3732次

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第二彈——粉末衍射精修給出的東西能吃嗎？

對(duì)于標(biāo)題給出的問(wèn)題，當(dāng)然是顯然的。

理由也比較簡(jiǎn)單——畫上的東西，好看不能吃。

X射線粉末衍射精修在諸多文章中都有出現(xiàn)，特別是一些無(wú)機(jī)材料體系。拿到一個(gè)可精修的數(shù)據(jù)，精修完成之后能給出什么結(jié)果呢？一般說(shuō)來(lái)，能給出以下幾個(gè)結(jié)果：

Rietveld全譜擬合數(shù)據(jù)，一般需要自己作圖；
精修輸出文件。包括擬合R因子（R_exp,R_wp,R_p,R_b,S²），密度，體積，質(zhì)量百分比等。S²在不同的軟件中的表示方法不一，基本有Gof, χ2兩種，本質(zhì)是一樣的；
晶胞參數(shù)等。主要包括空間群，晶胞參數(shù)，晶面指數(shù)，Z值等；
結(jié)構(gòu)參數(shù)。包括原子坐標(biāo)，原子占有率，溫度因子（B）/熱振動(dòng)參數(shù)U。結(jié)構(gòu)參數(shù)與晶胞參數(shù)等構(gòu)成了cif文件的主要內(nèi)容。

圖1 粉末精修能輸出的一般結(jié)果

全譜擬合圖

對(duì)于如圖2所示給出的精修全譜擬合圖，首先得明白各個(gè)部分所代表的含義。

黑色圓圈表示的原始數(shù)據(jù)，即測(cè)試數(shù)據(jù)；
紅色圖譜部分表示計(jì)算數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)理論模擬呈現(xiàn)的結(jié)果；
綠色部分表示以上兩者的差值。差值越小，線段越直，擬合結(jié)果也就越好。放大綠線中差值比較明顯的部分，可根據(jù)呈現(xiàn)出的不同形狀類型，應(yīng)用于精修過(guò)程中不同的改進(jìn)策略；
藍(lán)色豎線表示布拉格位置。布拉格公式為：2dsinθ = nλ，因而對(duì)于一個(gè)已知空間群和晶胞參數(shù)的材料來(lái)說(shuō)，布拉格位置已知，而和原子類型無(wú)關(guān)，這也是Le Bail 等全譜擬合的擬合基礎(chǔ)，只考慮圖形參數(shù)即可。

圖2 全譜擬合作圖

擬合優(yōu)度、晶胞參數(shù)等

對(duì)于這些參數(shù)，文章中大都使用如下的表格形式體現(xiàn)。

表1 粉末精修輸出的晶胞參數(shù)等結(jié)果

從上到下，依次為：

空間群；
晶胞參數(shù)a，b，c，α，β，γ ；
單胞體積；
單胞內(nèi)所含的化學(xué)單元數(shù)目。比如，Eu₂(MoO₄)₃,Z = 4，則每個(gè)單胞中含有：8個(gè)Eu原子，12個(gè)Mo原子，48個(gè)O原子；
衍射數(shù)據(jù)2θ范圍；精修的參數(shù)數(shù)目；
四個(gè)R判據(jù)以及χ2，這里給出一些精修結(jié)果判據(jù)因子的數(shù)學(xué)公式.

表2 粉末精修幾種常見(jiàn)的數(shù)值判據(jù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)一般包括原子坐標(biāo)，占有率和溫度因子/熱振動(dòng)參數(shù)。如下圖所示，以第一行為例：Eu原子坐標(biāo)為（0.3345(6), 0.3757(3), 0.4083(2)）,括號(hào)中所列數(shù)字為偏差，即：x坐標(biāo)為0.3345 ± 0.0006，依次類推。特殊位置的原子坐標(biāo)可以寫成分?jǐn)?shù)形式，比如：1/3,3/4等等。

表3 原子坐標(biāo)及各向同性熱振動(dòng)參數(shù)

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