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Jade6操作与技巧 黄继武中南大学 材料学院13077388763406089079 提纲 MDIJade6的基本操作物相定性操作传统定量操作结晶度计算操作晶胞参数精修操作晶粒尺寸与微观应变计算操作Rietveld全谱拟合精修操作 Jade6简介 1主要功能 Jade6 PDF ICSD 残余应力计算 结晶度计算 晶粒尺寸与微观应变计算 确定物相 物相定量 指标化 晶胞参数精修 Rietveld全谱拟合精修 物相定量 晶体结构 晶胞参数 晶粒尺寸与微观应变 2Jade6的安装 安装JadeJade6是一个自解压程序 运行后 将在C ProgramFiles文件夹下面建立一个 Jade6 文件夹文件夹中包括 运行文件夹例子文件夹PDF卡片索引文件夹CSD卡片索引文件夹其中 例子文件夹Demofile下面有很多文件扩展名为MDI的实验数据文件 可以用于体验Jade6的功能 软件注册运行Crack exe进行注册表修改 只有添加软件的注册信息才能建立PDF2的索引建立PDF索引进入Jade 选择PDF Setup 建立PDF的索引 只有建立了PDF索引才可以开始物相检索 建立CSD索引将已经建立好CSD索引的CSD文件夹复制并覆盖MDIJade6文件夹下的CSD子文件夹 ICSD是 无机晶体结构数据库 只有建立了ICSD的索引 在全谱拟合精修时才可以调用物相的结构模型 Jade6的基本操作 1数据文件及其使用 打开数据文件的方法在 我的电脑 窗口中双击一个 raw 文件打开Jade 按下打开Jade 选择菜单File Patterns打开Jade 选择菜单File Thumbnails在Jade窗口 拉下 最近文件 下拉列表在 我的电脑 中按住一个文件拖入到Jade窗口 例 通过File Pattern命令打开的 数据读入 对话框 简谱格式 文件夹 读入谱图 添加谱图 刷新列表 文件类型选择 M 弹出菜单 读入文件的方式Read 取消当前文件的显示 显示一个新的文件图谱Add 在当前显示的窗口中加入一个图谱 基准文件 添加文件 Jade识别的数据文件类型MDIASCIIPatternFiles mdi RINT 2000Binarypatternfiles raw Jadeimportasciipatternfiles TXT 其他类型衍射仪的数据 02 06 98 13 45DIFDemo03 24 103536 1451150 0252CU1 540562702201402370352409412363376428349370426382338450380345370404390377393418371353 MDI文件的数据格式 TXT文件的数据格式 3 0193 0183 02203 03143 04113 05133 06173 0714 数据保存为TXT文件保存方法 File Save Primarypatternas TXT鼠标右键单击常用工具栏中的设置保存格式File Save SetupAsciiexport 设置文本文件格式的对话框 Export 设置文本文件格式的对话框 Import 对话框中各项目的含义 ID TXT DatastartatL Keyword datapointperline Char Width Anglecolumn columndelimiter import和export Browse 样品标识 不是文件名 文件扩展名 角度和强度数据开始行 每行数据点个数 强度数据的特征字符与宽度 角度数据 角度和强度数据之间的空位处理 输入与输出格式 浏览数据按钮 2菜单功能 File菜单 文件菜单用于读入数据和保存数据 Edit菜单 Edit菜单中的Preference用于设置程序参数 在做分析之前建议先设置好这些参数 设置显示格式 设置仪器参数 设置显示格式 个性化设置 Filter菜单 Filter菜单主要用于数据的初步处理 如平滑 去毛刺等 Analyse菜单 Analyse菜单用于寻峰 拟合 背景设置 角度校正等 Identify菜单 Identify菜单用于物相鉴定 也可以建立用户自己的PDF卡片 PDF菜单 用于PDF卡片库的索引建立 寻找PDF卡片等 Options菜单 Jade的高级操作都包括在这个菜单项内 View菜单 窗口显示设置 一般用得较少 Report菜单 分析结果的输出 这里包括各种输出报告 物相鉴定报告 峰形拟合报告 3常用工具栏 常用工具栏在菜单栏下面 每个按钮都可以通过鼠标左键直接执行一个命令 或者按鼠标右键打开参数设置对话框 很多情况下 执行命令时需要先设置运行参数 所以 用鼠标右键打开 用得更多一些 打开文件 自动寻峰 峰形拟合 物相检索 查找PDF卡片 扣除背底 平滑图谱 打印 预览 保存图谱 接受操作 4编辑工具栏 辅助工具栏也称为编辑工具栏 包括一些手动操作的按钮 很多命令执行后需要对结果进行编辑和修改 如调整背景线位置等 编辑工具栏是一种状态 手动寻峰 计算峰面积 编辑背景线 删除峰 手动拟合 多谱编辑 举例 设置与扣除背景线 按下常用工具栏中的BG按钮 在谱图底下显示背景线按下辅助工具栏中的BE按钮 进入背景线编辑状态在背景线上的红点位置拖动鼠标 可以移动红点 调整背景线到合适再次按下常用工具栏中的GB按钮 将背景扣除 5显示工具栏 谱图显示 调整图谱标记的高度 多谱显示时 调整图谱间距 取消上一次操作 图谱调整到适合窗口高度 提高 左击 缩小 右击 图谱高度 调整图谱的角度范围 图谱左右平移 局部显示时 寻峰 PDF卡片显示 调整标记大小和数量 显示d值或物相名称 显示HKL指数 双击纵坐标或者横坐标 可以改变坐标轴的显示方式 不同的纵坐标显示方式便于更突出地显示微小衍射峰 坐标轴显示 LinerSqrtLog 6数据平滑 Smooth Smooth操作是一种失真操作 它是将若干个数据点的强度作平均以替代第一个数据点的强度值 从而达到临近数据点之间的强度变化更柔和一些 建议不要做平滑处理 如果数据实在太粗糙 使用小点数平滑 不超过9点 例 Smooth操作 可以选择平滑整个谱图或者只平滑背景线 保持峰位不变 7寻峰 自动寻峰与手动寻峰 寻峰实际上是一种数学运算 有可能不能完全自动地将全部峰都找出来 因此 一般自动寻峰之后 需要使用手动寻峰来做一些补充修改 鼠标右击将某个非峰的标记删除掉 而左击某个峰 则在某个峰位置添加一个峰标记 选择寻峰依据 寻峰后显示的项目 d值的单位等 寻峰操作 寻峰操作编辑 寻峰后可观察寻峰报告 显示每个峰的位置 高度 面积 半高宽 FWHM 以及晶体在各个方向的长度 XS 寻峰结果报告 要在寻峰报告中显示XS 必须勾选上右图中的两个选项 Jade默认的晶粒尺寸 面间距 晶胞参数等的单位为埃 显示为 如果要以纳米为单位 要在左图中设置 显示为 nm 8打印预览 打印预览功能是将屏幕结果显示出来 以进行编辑 保存 打印当前计算机系统必须安装打印驱动程序鼠标右键单击常用工具栏中的打印机图标只显示当前工作窗口中的内容 打印预览功能 寻峰后的打印预览 要使打印结果更加美观 按下Setup 调整打印参数 打印预览的设置 General 可以隐藏标尺 调整WMF格式的图片尺寸 PDFID的显示方式 竖线或峰形 2 标尺的位置 打印预览的设置 Layout 显示的内容 文件名 扫描条件 PDF卡片 物相含量等 在做过定量分析后 如果勾选上PhaseContent 则显示出质量分数 如果没有做过定量分析 显示为Major Minor等 打印预览的设置 Annotation 各种显示内容的尺寸 位置 线的粗细 FileIDLabel项如果设置为负数 可上调文件名的显示位置 打印预览的设置 Misc 设置屏幕的前景色 背景色等 Jade默认的色彩搭配是所有XRD分析软件中最好的 打印预览的设置 CustomizeColors 选择显示方式 选择字体大小 添加文字或其它标记 选择图片色彩 局部放大 垂直放大 打印 复制 保存图片 打印预览的设置 窗口图标 放大按钮 增加局部区域放大 便于强调细节 垂直放大和局部放大操作 物相检索后的打印预览 物相信息显示在峰上面 物相信息与衍射谱分开显示 涂峰后 显示被涂峰的各种信息 涂峰后的打印预览 9背景扣除 背景由于荧光和外部因素产生在精确计算时需要扣除 软件也可以自动扣除 扣除背景时 可同时扣除K 2背景线函数有多种选择背景线可编辑 背景与背景扣除 按下BG按钮 设置背景线类型 是否去掉K 2 背景扣除参数设置 背景线函数 去掉K 2 背景函数拟合数据点数 按下BG按钮 显示背景线 按下BE按钮 通过鼠标拖拖曳 移动红点 调整背景位置 再按下BG按钮 背景线以下部分被扣除 背景扣除操作 背景线的产生原因包括 直射光 非相干散射 样品荧光等 背景线是一条变化缓慢而且有规律的曲线 通常为抛物线 最复杂可达9阶函数形状 但不可能忽高忽低 急剧变化 简单的背景线可以由软件自动设置 扣除背景线并非是一定要做的工作 复杂背景线可以手动设置 但并非一定要扣除 设置背景线但不扣除背景线 后续软件操作按此背景线进行 是一种良好的习惯 便于随时调整背景线 一旦扣除后无法修改背景线 建议 K 2的处理 当前常见的粉末衍射仪都通过滤波片或单色器扣除了K 射线 只留下K 产生的衍射 但是 K 由K 1和K 2组成 当衍射角较低时 两者位置很靠近 几乎分辨不出 高度高时 两者离开较开 可以明显地看出一个衍射峰是由两者合成的 其中后者的强度是前者的一半 在背景扣除对话框中有StripK 2的选项 可以删除掉K 2 建议 并不需要扣除K 2 通过软件自动识别和扣除K 2的方法是一种良好的习惯 10异常峰删除 比正常衍射峰窄小 尖锐的峰 可能是因仪器老化 阳极污染 电压异常引起的光信号不正常 不应当随意删除暂时不能解释的衍射峰 低矮而宽的微小峰不必作出解释或处理 异常的怪峰 命令Filters Removedataspikes删除掉毛刺按钮 可以删除掉任何峰 11有效区域选择 衍射测量时 为不引起漏峰 特别是低角度 而选择较宽的衍射角范围 实际有价值或需要突出显示的仅只是其中一部分 有效区域 鼠标划过全谱窗口中的一部分 View ZoomWindow displayrange 选择显示区域 窗口右下角的方块按钮 选择显示区域 命令 Edit TrimRangetoZoom删除掉窗口以外的数据 仅删除内存中的数据 并不破坏硬盘上的数据文件 有效区域选择 物相检索 必须有一张ICDDPDF检索光盘建立Jade的PDF卡片索引Jade中的物相检索方法 S M Search Match Jade中的卡片查找方法 PDF RetrivealJade将PDF卡片库分成若干子数据库 可以加快卡片的检索与查找 1PDF卡片 PDF卡片数据库 PDF卡片格式与内容 将PDF光盘内容复制到硬盘的PDF2文件夹 在Jade中选择PDF setup命令 建立PDF索引 PDF光盘所在位置 PDF索引所在位置 建立所有子库索引 开始建立索引 2物相分析步骤 获得衍射花样计算面间距d值和测定相对强度I I1值 I1为最强线的强度 定性相分析以2 90 的衍射线为主要依据 检索PDF卡片 人工检索或计算机检索 最后判定 判定唯一准确的PDF卡片 一般步骤 读入衍射图谱 Jade物相检索步骤 是 否 1鼠标右键单击S M按钮 进入检索条件设置对话框 General 检索操作示例 选择有用的PDF子库 检索相焦点 排除条件 元素排除 重复排除 同构排除 2UseChemistryFilter 待查物相中可能存在的元素 待查物相中存在的元素 将只在Mg MgO Mg OH 2中检索物相 3Advanced条件设置 PDF类过滤 S M的分析 允许角度误差 列出的卡片数 成分固溶度 4曾经检索过的卡片记忆 使常用相检索更直接 5计算FOM值 FOM值从角度误差窗口 匹配的线数 衍射角位置和衍射峰强度匹配4个方面进行计算Jade的FOM值计算与此类似 但并未公开FOM值计算时是对 全谱 的计算 对于具体的某个物相来说 是否存在于样品中 不一定需要FOM值最小 全谱窗口 放大匹配窗口 符合检索条件的PDF卡片列表 勾选框 6显示符合检索条件的PDF卡片列表 PDF卡片中的峰位与测量峰的峰位匹配 PDF卡片的峰强比与样品峰的峰强比要大致相同 检索出来的物相符合实验条件 元素存在条件 反应条件 样品存在环境条件 相图条件 并非三强线对上了就一定存在 7从PDF卡片列表中勾选样品中存在的物相 判断物相存在的依据 元素组成正确 PDF卡峰位匹配 强度相当 存在条件正确 物相存在 衍射角小于50 的衍射峰都有PDF卡片对应 对于重叠峰 各相的强度之和大致等于测量峰高 没有重复的物相 8返回主窗口查看是否完成检索 判断物相检索完成的依据 9完成检索 如果没有完成 返回第1步 否则 输出检索结果 如果对检索出来的物相存在疑问 可重复检索 可能得到不一样的结果 比较几次检索的结果 从中总结出正确的检索结果 Jade物相检索步骤操作示例 Zr B合金 元素信息非常重要 不给定样品中的元素信息有可能找不出正确的物相 不合适或不正确的检索条件可能导致检索不出物相 检索过程不拘一格 强度很低的剩余峰可能找不出物相 同一物相有很多张PDF卡片对应 选择与测量谱合适的卡片 允许衍射峰有偏移 04015 ZrB ZrB2 3物相检索常用方法 无限制检索选择PDF卡片库元素限定设置检索焦点单峰检索反查法 无限制检索就是对图谱不作任何处理 不规定检索卡片库 不作元素限定 检索对象选择为主相 S MFocusonMajorPhases 无限制检索 一般可检测出样品中的主要物相在对样品无任何已知信息的情况下试探样品的组成在考虑样品受到污染 反应不完全的情况可试探组成不大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佐证 不能用XRD反推样品中的元素组成 无限制检索的特点 只在指定的数据库中寻找物相常用 Inorganic 无机物 ICSDPatterns 无机晶体数据库谱 Minerals 矿物 ICSDMinerals 无机晶体结构矿物谱 样品为矿物时 只选择 ICSDPatterns MineralsICSD数据库非常重要 有最新最可信的卡片 选择不同的数据库会列出不同的检索卡片 同一结构物相的不同卡片没有本质区别 限定PDF卡片库的搜索范围 SearchFoucson Major 主要相Minor 次要相Trace 微量相Zoomwindow 工作窗口中的全谱检索Painted 选定峰 限定检索焦点 只选样品中的主要元素 不要加入微量元素只选不多于4个元素 并非限制 只是越少越准确尝试非金属元素C H O 按已知元素确定不了物相时不妨试探性加入这些非金属元素尝试不同的元素组合可能获得意想不到的成功 给定不同的元素范围可能得到不同的检索结果元素不正确可能出现物相的误判 元素限定 选择 涂峰 按钮 PeakPaint 按钮 选定一个角度范围进行检索单峰搜索法检索出来的物相是在指定角度范围内有衍射峰的物相可以同时选择几个衍射峰加上其它限定 可以检索出样品中全部物相 单峰搜索是Jade的绝招 单峰搜索 由于成分固溶 元素不确定等因素 导致某些矿物相不能自动检索出来 如果能预知样品中存在某一类矿物 可以将该类矿物全部显示出来 再与测量谱一一对照 特别适合于一些粘土矿物的分析 矿物相反查 4物相检索的应用 晶体结构的研究是从矿物开始的 矿物研究已经成熟矿物卡片包含在两个子库中 Minerals ICSDMinerals矿物检索时不需要加入其它子库黏土矿物检索一般不需要加入元素限制 矿物的鉴定 1 矿物相检索的特点 打开图谱 显示全谱鼠标右键按下S M 打开S M参数设置对话框 2 矿物相检索的步骤 只选择 矿物库 PDF子库 输入样品中可能存在的 元素 在匹配的物相所在行前加上对号 每种物相可能显示多张匹配的卡片 选择与谱图匹配最好的 返回主窗口在 未匹配上 的峰中选择一个较高的 涂峰 再次鼠标右键按下S M按钮 重复上面的操作 第二个物相被鉴定出来 重复 涂峰 S M 的步骤 可找出所有物相 只选择两个 矿物库 先做 元素分析 确定样品中存在的元素 再做XRD 同一物相在PDF卡片库中有很多张卡片 选择较新的 卡片号较大的 有CSD 的 有RIR值的 名称后带Syn的 FOM值较小的卡片 矿物相检索的演示 04002 3 ZnO CaCO3 SiO2 Al2O3 黏土矿物都是小晶粒晶体 有些黏土矿物的衍射峰宽而歪斜黏土矿物一般结晶性不好 晶粒内部存在非结晶区黏土矿物的特征衍射峰一般主要集中在3 10 之间 扫描范围一般使用3 65 黏土矿物的扫描速度应当限制在2 min以内黏土矿物有很多异质同构的矿物 它们很难区分从低角度开始 用单峰搜索可以找出全部物相 黏土矿物的鉴定 1 黏土物相检索的特点 只选择两个矿物库可以不加元素限定 2 黏土物相检索的步骤 双击纵坐标轴 使纵坐标显示为SQR I 可以突出显示黏土相的衍射峰 使用 涂峰 S M 从左到右依次找出各个峰对应的物相 只选择两个矿物子库 使用 涂峰 S M 从左到右依次找出各个峰对应的物相 不必添加元素信息 因为同一黏土矿物相的元素范围较宽 存在元素固溶 或者只选择常见元素 扫描范围3 65 采用步进扫描 计数时间1秒 同一物相有多张卡片 元素可以不相同 根据与测量谱匹配情况做出物相选择 有些物相 比如 蒙脱石 伊利石可能不会自动检索到 通过输入卡片编号或者矿物名称来检查是否存在 有些物相如白云母 伊利石 绢云母可能通过XRD无法区别 需要用偏光显微镜来确定 有些物相的峰是重叠的 如蒙脱石 绿泥石 高岭石 可根据峰形来区别 黏土物相检索的示例 蒙脱石的峰相对于绿泥石的峰要宽 而且会出现 歪峰 高岭石的峰相对于绿泥石的峰要宽 有时会出现 歪峰 伊利石的峰也较宽 高岭石在600 会变成 烧高岭 而使衍射峰消失 绿泥石与浓热盐酸混合会消失衍射峰 蒙脱石遇水会膨润 衍射峰左移 这些也是作为进一步确定黏土矿物的手段 3 演示 04008 0 黏土矿物 合成或分解物可能不是自然的 矿物 可以包含在无机物 Inorganic 中 此时除使用minerals子库外 应当加上Inorganics和ICSDpatterns两个子库这类物相卡片很多 重复性很大 很多卡片所记录的物相仅在晶体结构上存在微小差别 应当慎重选择元素的限定是必要的掺杂对晶体结构的影响很小 一般不会发生晶体结构的质变 仅仅是峰位有微小的偏移 合成与分解物的鉴定 1 合成与分解物物相检索的特点 无机材料的PDF库都要选上 元素指定非常重要 2 检索步骤 主要物相WO3选定似乎全部物相都查出来了 实际上 看峰强匹配可知最高峰处的强度不匹配 最强峰 未匹配峰 选择WO2 9的理由有两点 最强峰强度可匹配 WO3未匹配上的峰被它匹配上了 无机材料的合成与分解选择的PDF库范围扩大后 异质同构物相被检索出来的机会增大 因此 元素限定非常重要 同一结构物相选择不同卡片其实并无多大区别 一般无机样品都是粉体的 角度匹配是主要依据 强度匹配有时也是找出物相的重要思考点 合成与分解过程中可能会产生 中间产物 前驱体 新相 PDF库中无登录 对于这些物相 是没有办法找到PDF卡片的 3 演示 04012 蓝钨 黄钨 合金相一般为主相 基体相 和若干微量相 强化相 所组成合金块体样品往往经过加工 择优取向严重 严重影响分析结果 在分析物相时必须考虑择优取向的存在固溶程度对峰位造成偏移 可能不能检索到正确的物相温度应力 加工应力使峰形变异掩盖微量物相异质同构在合金相中普遍存在金属晶体结构简单 谱峰较少 可以考虑扩大扫描范围 合金相的鉴定 合金相物相检索的特点 分析者对样品的相图 析出或固溶行为了解的多少直接影响分析结果的正确性尽可能不使用块体样品直接测量 粉体样品可最大限度地减小择优取向对局部区域进行慢速扫描有时是必要的元素限定尤为重要时效析出相与基体共格 也存在择优取向 时效析出相的晶粒很小 峰宽很大 不会表现为明显的衍射峰 如果已经是明显的衍射峰 说明晶粒已经长大为平衡相 衍射谱特点 主相因加工而使峰强不匹配析出相因晶粒细小而变得很宽基体有强烈位错存在而使峰底部变得很宽合金相存在固溶 而使衍射峰向左或右偏移 有些物相在使用了单峰搜索 限定元素分析都不凑效的情况下 最有效的办法是 直接寻找物相 鼠标右键点击光盘按钮 选定元素并限制为 Requiredelement 涂成绿色 选择一个PDF子库 从所列出的物相中检索某种特定结构的物相 需要加上 Metallics 库 元素限定也是重要的 钢中马氏体和奥氏体相的分析 这里选择主相为Fe 实际上它不是单质铁 而是Fe的固溶体 在钢铁材料里面 它的晶体结构为 马氏体 铁素体 奥氏体则与它的结构不同 这个例子充分说明 XRD是一种晶体结构分析手段而不是元素分析手段 不同的元素及其组合可以形成 异质同构 通过XRD是不能区分它们的 04005 残余奥氏体 Al Zn Mg合金的主要元素有Al Zn Mg Al Zn Mg合金物相检索 04007 3 Al MgZn2过时效态 固溶态只有一种物相 标出物相为Al 不能理解为单质Al 它是以Al为溶剂的固溶体 保持Al单质的晶体结构 但晶胞参数会有变化 时效态 从Al固溶体中析出时效相 称为 相 它的元素组成实际上是MgZn2 称为 相 但它的晶粒小 而且是盘状晶体 在衍射图中只能看到在一些角度位置上有突出而不是明显的 衍射峰 过时效态 相长大成 相 晶粒尺寸较大 是一种平衡相 有一系列样品需要时 应当先分析最容易分析的物相 样品含有3种元素 Zr Si O 这是一种陶瓷材料 其中含有非晶相 但不影响分析 Zr Si O陶瓷材料的物相鉴定 非晶没有晶体结构 因此 不存在物相分析 不同成分的固体非晶的散射峰只有微小的区别 由于组成成分不同 短程有序度不同 峰位和峰形不同 一般不能区分非晶是什么物质 含非晶成分的物相鉴定 04010 3 陶瓷ZrSiO 1250部分晶化 同名物相的一般选择原则 5物相检索中的一些问题 角度偏移过大 固溶成分 晶格畸变过大有新相产生 确实不存在相应的卡片化学反应中产生了一些中间产物成分分析错误有择尤取向含量过低或衍射强度太小漏掉了低角度衍射峰 检索不出物相的原因 不同的检索条件可能导致不同的鉴定结果微量相的鉴定结果因缺少必要信息而不唯一元素分析应当做在物相分析的前面 检索结果的不确定性 不要只看FOM值大小 应考虑实际情况先将有可能的物相都选下来 再作比较和全面分析先分析系列样品中最有特色的样品 其它样品中的物相可能只是量的变化有目的 有选择 分批地加入元素 不要一次加入超过4种以上的元素微量元素切莫加入 通常条件下XRD的检出限为5 先做元素分析 物相检索的技巧 了解微区分析与宏观区域分析的区别 XRD的结果是X射线照射范围内的统计结果分析结果要符合相图 新的发现可能是错误的反复分析同一样品 可能会得到意外的收获正确看待分析结果中的固溶体相的元素组成最重要的不是问别人 而是自己实践不要迷信专家的结果 在你的研究领域里 你自己才是真正的专家 6窗口与报告 窗口下端的列表中列出检索出来的物相 确定某个物相存在时 在相应行的左端方框内加上对号 S M窗口 返回主窗口时 用不同的颜色显示不同的物相 多出一个显示物相性质 名称 HKL等 的工具栏 检索结果列表中列出了检索出来的各个物相的PDF卡片与衍射谱的匹配情况 可编辑这个列表 保存PDF卡片 主窗口 单击检索结果列表下拉按钮旁边的数字 表示已检索出来的物相个数 打开检索结果列表 该表中显示各物相的矿物名 化学式 卡片号 RIR值 质量分数wt 等 确定某个物相不存在时 将左侧的对号去掉即可 检索结果列表 测量谱与检索列表的显示 打印预览窗口 峰匹配报告显示各个峰的角度 d值 高度 对应的物相以及物相的d值 角度 相对强度 衍射面指数和测量误差 衍射峰匹配报告 寻峰报告显示各个峰的角度 d值 背景 高度 面积 半高宽和晶向长度 寻峰报告 物相鉴定报告以打印方式输出样品的物相鉴定结果 可以包含测量谱图 PDF卡片 峰匹配报告等 此报告只可打印不可保存 物相鉴定报告 物相定量 1物相定量的基本原理 基本原理 若一个样品中有已知含量的S相 而且K值也是已知 则通过强度比可以计算出J值的含量 所谓j相的K值就是两相混合物中 j和S相相对质量分数相同时的 某指定衍射峰 强度之比 K值法定量 绝热法定量 若样品中的全部物相均为已知 而且每个物相的K值都为已知 扫描样品的全谱 可计算出全部物相的含量 K值的测量 多相样品中某 物相的衍射强度 实际上是指该物相某一衍射峰的强度 指定的峰不同 强度是不同的 不加说明时 使用物相最强峰来计算 物相强度 衍射强度通常指衍射峰面积 某物相的衍射强度与其在样品中的质量分数或体积分数成正比 实际照射体积分数 两个样品 物相种类相同 但相对含量不同时 样品的密度 质量吸收系数都不相同 单凭一个物相的峰高低并不能直接得到相对含量的多少 1974年以后出版的许多PDF卡片上记录了物相的K值 RIR RatioofIntensityReference 它是该物相相对于标准物质刚玉 Al2O3 的K值 PDF卡片上的K值 将j相物质与S相物质按质量分数1 1称量混合 制得一个两相混合物样品 分别测量两相各一条衍射线 最强峰 的强度 两相强度之比即为j相相对于S相的K值 K值的测量 J S J S 2K值的测量 按质量比1 1称取样品和刚玉混合均匀 测量两相混合物的衍射谱 读入图谱 检索出刚玉和待测相的PDF卡片 拟合两个物相各自的最强峰 勾选刚玉为InternalStandard 输入两相质量分数 CalcRIR 计算出待测相的K值 Options EasyQuantitative 例 K值测量 04007 3 Al MgZn2过时效态 往待测试样中加入已知量的内标物质 S 质量分数为Ws 制成复合试样测定待测相 J 的指定衍射线强度与内标物质 S 某一衍射线强度之比 计算出混合S后J相的含量 3K值法定量 是J相在加入S相后的混合物中的质量分数 是J相在原始样品中的质量分数 K值法的实验操作 再计算混合S之前样品中J相的原始含量 样品中含有3个相 并且可能还含有少量 非晶体 物质 采用K值法定量 称取0 85g待测样品 再称取0 15g刚玉粉末 Al2O3 混合成一个混合样品 刚玉在混合样品中的含量为15 测量混合样品的图谱 K值法的应用 实验操作 检索物相 检索出样品中存在4个相 其中Al2O3为加入的 4 检索出物相后 检索结果列表中列出了各个物相的K值和质量分数 计算前全部为0 PDF卡片上的K值 质量分数 5 找到各个物相最强峰 并做拟合 得到各相的 衍射强度 各物相最强峰的强度 6 选择Options EasyQuantitative进入到质量分数计算窗口 7 单击Al2O3所在行 并在 InternalStandard 前的方框中加入对号 在Wt 后的方框中输入Al2O3在混合物中的质量分数 15 8 再单击Calcwt按钮 就可计算出混合物中各个物相的质量分数 9 选择显示了 wt n 这个结果是待测原始样品中各个物相的质量分数 注意样品中还存在1 7 的非晶体物质 而显示Al2O3的质量分数为0 读入图谱 检索出需要计算含量的物相和参考物相 选择需要计算含量的物相和参考物相各若干条衍射线做拟合 计算衍射峰面积 注意不要选择弱峰和物相重叠峰 Options EasyQuantitative 勾选参考相为InternalStandard 并输入其质量分数 CalcWt 计算质量分数和体积分数 K值法定量演示 04032 掺杂Al2O320 在样品中加入已知量的内标物质只关心待测相j 不关心样品中其它相的存在只需要测量j相和内标相各一条衍射线样品中可以存在未鉴定的相 或者非晶相可以只测量样品中一个相的含量 如果其它相的K值为已知 也可以被同时测量 由于样品中混入外加物质 稀释了样品中原有相的浓度 混入的物质并不一定混合得均匀 如果混合不均匀 可以带来很大的误差 K值法的特点 读入图谱 检索出需要计算含量的物相和参考物相 选择需要计算含量的物相和参考物相各若干条衍射线做拟合 计算衍射峰面积 注意不要选择弱峰和物相重叠峰 Options EasyQuantitative 勾选参考相为InternalStandard 并输入其质量分数 CalcWt 计算质量分数和体积分数 K值法定量演示 04022 掺MgO 20的含非晶莫来石陶瓷 绝热法的基本原理 4绝热法定量 当一个样品中不存在非晶相 而且每一物相的K值都为已知时 通过一次扫描 计算出每个物相的衍射强度 就可以计算出样品中的全部物相含量 用慢速度测量样品的全谱并作出物相鉴定拟合各相的最强峰 得到各物相的衍射强度检索全部物相 查出各物相的RIR值代入下面的公式完成计算 绝热法的实验步骤 样品中含有2个相 Fe3O4和Fe2O3 计算两相的质量分数 1 扫描样品的全谱 至少要能鉴定出全部物相 并包含所有物相的主要衍射峰2 物相检索 确定相的种类和各相的K值 RIR 绝热法的应用 实验步骤 物相鉴定为两相样品 3 分别选择两个物相的最强峰作分峰处理 得到各个物相的 衍射强度 4 选择Options EasyQuantitativeanalysis菜单命令 打开定量分析窗口 按下 Calcwt 可计算出两个物相的质量分数和体积分数 5 在 打印预览窗口 中按下 Setup 并选择上图中的 Phasecontent 在输出的图谱中将显示各个物相的质量分数 6 输出带有质量分数的物相鉴定结果 读入图谱 检索出全部物相 选择每个物相各若干条衍射线做拟合 计算衍射峰面积 注意不要选择弱峰和物相重叠峰 Options EasyQuantitative CalcWt 计算质量分数和体积分数 显示 打印或保存结果 Fe2O3和Fe3O4混合物的定量计算演示 04001 Fe2O3 FeMnO4 从样品的TEM图中可以看出 样品由基体相和析出相 图中的黑 白条状物 组成 需要鉴定出物相并计算质量分数 绝热法的应用 Al Zn Mg合金中析出相MgZn2含量计算 样品中的Al相存在明显的择尤取向 各个衍射峰的强度明显与PDF卡片显示的强度不匹配 在实测衍射谱中 最强峰变成了一个弱峰 此时 不能只用一个峰来计算强度 而应当多选一些峰来做取向消除 存在的问题 每一个物相都可以选择多个衍射峰拟合 根据各个峰强与PDF卡片强度的不匹配性计算择优取向因子 Jade将根据择优取向因子重新计算物相最强峰的标准强度 从而减小择尤取向对含量计算的影响 解决办法 读入图谱 检索出全部物相 含有择优取向的物相尽可能多地选择多条衍射线做拟合 计算衍射峰面积 注意不要选择弱峰和物相重叠峰 Options EasyQuantitative CalcWt 计算质量分数和体积分数 显示 打印或保存结果 操作演示 04007 3 Al MgZn2过时效态 5定量分析中的误差 Jade既可以按峰高也可以按峰面积作为衍射强度来计算质量分数 但是 在一般情况下 需要使用峰面积作衍射强度峰高和峰面积的关系 面积 峰高 FWHM峰高和面积并不等价晶粒尺寸和微观应变影响衍射强度 衍射强度的不准确性 FWHM CeO2 0 605 Ca CO3 0 181 ZnO 0 208晶粒细化导致衍射强度变化很大 同一物相有多张PDF卡片与之对应 而且RIR值不同不同晶粒度的同一物相 RIR值相差很大不同研磨程度使RIR值相差较大最关键的是选择与实测谱图最吻合的卡片选择PDF卡片时尽可能选择RIR值适中的卡片即使自己测量RIR值 每次测量的结果也会存在误差 RIR值的不精确性和不唯一性 同一物相在PDF卡片库中往往有很多张卡片 这些卡片中 早年制作的卡片中没有RIR值 新卡片中有RIR值 但不同的卡片上的RIR值却不完全相同 有的甚至差别很大 做物相定量分析时必须找到有RIR值的卡片 而且应当选择RIR值比较适中的卡片 RIR值也可以自己测量 但是 制粉方法不同 得到的RIR值也可能不同 对于黏土矿物 不同产地 研磨程度都会有不同的RIR值 对于块体样品 择优取向是最大的误差来源 样品的有序性 对于存在择尤取向的样品 若用单峰强度来计算质量分数 计算结果明显是不正确的为了避免择优取向 最好是从源头上解决 将块体样品制成粉末测量 对于粉末样品采用侧装法在一定程度上可以解决择优取向 择优取向物相衍射强度的校正方法 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ItI It P其中P为该晶面的极点密度 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 n为反射区内的衍射线数 N为反射面的多重因子 Iu为标准强度 或 物相检索 全部物相检索出来 绝热法 直接计算出各相的含量 有未知相 非晶相 样品中加入已知量的其它物质S作内标 内标法计算已知相的含量 物相没有K值 找到这种物相的纯物质与刚玉混合 测K值 物相都有K值 不用或慎用重叠峰数据 避免拟合误差 不用或少用峰强低的数据 避免系统误差 同一物相有多张可选PDF卡片时 选择RIR值适中的 定量分析需要准确的强度测量 需要较慢的测量速度 以使衍射峰有较高的绝对强度 传统定量方法只用于物相种类少于4个的样品 对物相定量的一些建议 晶胞参数精确计算 1晶胞参数精修的原理 测量标准样品的衍射谱 通过线对法校正仪器的零点和样品位移 测量样品的衍射谱 以PDF卡片数据或指标化结果为模型 按最小二乘法修正计算误差 对未知相指标化 计算得到扣除误差的晶胞参数 a b c 用标准样品校正仪器的零点和样品位移 在样品中混入标准物质 检索样品中的物相 测量混合物的衍射谱 用标准物质衍射谱校正仪器的零点和样品位移 测量样品的衍射谱 2外标法校正仪器角度误差 1 方法测量一个标准样品 一般使用退火粗硅粉 的全谱 根据标准样品的晶胞参数计算出理论衍射角与实测衍射角之差值 建立角度误差相对于衍射角的函数 2 扫描条件步进扫描 与待测样品的扫描条件相同 3建立仪器角度校正曲线仪器角度校正曲线可保存下来 读入新的图谱时 按此函数校正测量角度 仪器需要经常校准 自动校正程序 每次校正后都要测量一个仪器校正曲线 仪器校正曲线 测量标准硅粉的衍射谱检索物相拟合 制作仪器校正曲线的步骤 4 选择菜单 Analyze ThetaCalibrationF5 命令 打开对话框 5 单击Calibrate 显示出角度补正曲线 角度补正曲线 6 单击 SaveCurve 命令 将当前角度补正曲线保存起来 7 选中 CalibratePatternsonLoadingAutomatically 在新图谱调入时自动作角度补正 测量Si的衍射图谱 读入图谱并检索出Si的PDF卡片 对每一个衍射峰作拟合 尽可能拟合精确 Analyze ThetaCalibration 选择参数 按下Calibration Save 制作仪器校正曲线的演示 06001 仪器校正曲线Si 3外标法精修晶胞参数 先用标准样品制作仪器角度校正曲线 并设置在样品测量图谱读入时自动校正 测量样品的衍射谱 经物相检索或者指标化 确实晶胞参数的初始模型 用最小二乘法精修晶胞参数 实验方法 1 测量合金的衍射谱 读入图谱 检索物相 确定精修模型 实验步骤 经检索发现为单相 即Al Zn Mg 固溶体 2 精确计算每个衍射峰的角度 对图谱进行拟合 使拟合误差R不再变小 选择菜单Options Cellrefinement 零点校正 样品位移 模型选择 4 精修与结果 按下Refine 显示精修结果 可以查看 保存精修结果 结果的保存文件为 abc 是一个纯文本文件 用Windows的 记事本 可以打开 测量样品的衍射谱 先做好仪器的角度校正曲线 并保存 读入样品衍射谱 自动校正角度误差 检索出物相 做好拟合 Options CellRefinement 勾选上Displacement Refine 计算出结果 可保存 复制或打印 Al Zn Mg合金固溶态外标法晶胞参数精修操作演示 04007 2 Al Zn Mg固溶态 多相样品的晶胞精修 3外标法精修晶胞参数的应用 先用外标法校正仪器角度误差 读入样品的衍射谱 作出物相检索 对图谱作拟合 注意不要使用重叠严重的峰和强度太低峰的数据 分别选择物相作晶胞参数精修 不同物相的晶胞参数精修结果应用不同的文件名保存 避免同名覆盖 方法 测量样品的衍射谱 先做好仪器的角度校正曲线 并保存 读入样品衍射谱 自动校正角度误差 检索出物相 做好拟合 在检索列表中选择一个物相 Options CellRefinement 勾选上Displacement Refine 计算出结果 可保存 复制或打印 04015 ZrB ZrB2 ZrB ZrB2双相的晶的晶胞参数精修 问题样品为单相 检索不出对应的PDF卡片 即样品为未知物相 对未知物相 通过指标化可以初步确定其空间群 并计算晶胞参数 方法寻峰 或拟合 计算各个衍射峰的衍射角指标化 确定空间群 点阵类型 计算晶胞参数 以指标化确定的点阵类型为模型修正晶胞参数 未知物相的晶胞参数计算 1 寻峰 步骤 确定各个衍射峰的衍射角精略计算值 2 拟合 通过拟合 对衍射角作精确计算 如果晶体结构复杂 即衍射峰很多 也可以不做拟合 直接进入指标化 3 进入指标化窗口 选择Options Patternsindexing 4 指标化 选择可能的晶型 按下Go列出中列出可能的空间群 在列表中查看各种空间群在主窗口中对应的谱线是否与实测线相符 指标化是一个多解操作 但正解只有一个 需要通过图谱对比确定正解 4 选择空间群 5 晶胞参数精修 第1种选择 选择最符合实测谱的空间群进行精修 得到精确的晶胞参数 第2种选择 空间群不同 晶胞参数一样 测量样品的衍射谱 先做好仪器的角度校正曲线 并保存 读入样品衍射谱 自动校正角度误差 寻峰或者拟合 计算衍射峰位置 Options PatternIndexing 选择一种结果 按下Refine 计算出结果 可保存 复制或打印 指标化与晶胞参数精修 06002 WC 4内标法晶胞参数计算 将标准物质掺入到待测样品中 扫描全谱 做出物相检索 对标准物质的衍射峰作拟合 做仪器角度校正 重新拟合待测物相的衍射峰 选择待测相Options CellRefinement 方法 1 将标准物质掺入到待测样品中 扫描全谱 2 做出物相检索 步骤 对Si峰做拟合 在PDF检索列表中选择Si 进行角度校正 然后 按下 角度校正得到接受 3 仪器误差校正 重新拟合衍射谱 在PDF检索列表中选择待测相 Options CellRefinement 不要样品位移和零点校正 4 待测相的晶胞参数精修 样品中加入40 的Si粉 测量衍射谱 读入图谱 检索出物相 拟合好Si的衍射峰 不要使用重叠峰和弱峰 在PDF卡片列表中选择Si 做角度校正 重新拟合图谱 在PDF卡片列表中 选择待测相 做晶胞精修 计算出结果 可保存 复制或打印 演示 内标法计算LiMnO2的晶胞参数 09004 LiMnO2 Si 晶粒尺寸与微观应变计算 普通样品的衍射峰具有一定的宽度 b 特殊样品的衍射峰具有比 b 更宽的宽度 B 特殊样品的衍射峰相对于普通样品的衍射峰有加宽 完全由晶粒细化贡献 完全由晶格畸变贡献 由晶粒细化和晶格畸变共同贡献 1衍射峰加宽的分析方法 仪器宽度就是普通样品的衍射峰宽度 或者称为标准样品的宽度 仪器宽度理论上不因样品种类不同而变 不同仪器 不同狭缝参数时的仪器宽度不同 不同衍射角下的宽度不同 一般呈抛物线形状 2测量仪器宽度 仪器宽度 b 测量一个粗晶粒且无畸变的样品衍射谱 拟合所有的峰 计算各个衍射峰宽度 绘出相对于衍射角的峰宽函数 称为仪器宽度曲线 从仪器宽度曲线任何点可测量出任意衍射角下的仪器宽度b 严格地选用与待测样品同质的粗晶退火样作为标样 为简化实验程序 一般实验室选用粗晶硅样品作为标准样品来计算仪器宽度b 测量方法 不同衍射仪的仪器宽度b是不同的不同衍射角的仪器宽度b是不同的 仪器宽度函数 测量纯Si粉的衍射谱 读入图谱 对所有峰拟合 Report FWHMCurvePlot 显示半高宽曲线 Save FWHMCurveofPeaks 保存半高宽曲线 Edit Preference Instrument 查看半高宽曲线 查找任意2 角处的FWHM 选择与保存 仪器宽度曲线测量演示 06001 仪器校正曲线Si 3谢乐方程 公式的推导方法不同 式中k 0 89或0 94 但实际应用中一般取k 1 是指因为晶粒细化导致的衍射峰加宽部分 单位为弧度 晶块尺寸D md 其中d是垂直 HKL 晶面方向的晶面间距 m是晶块在这个方向包含的晶胞数 由于不同晶面的d值和m不同 因此不同 HKL 晶面测量出来的D值也会有差别 谢乐方程 测量标样 Si 的 全谱 对每一个衍射峰进行拟合 计算出各个衍射峰的宽度 计算晶粒尺寸的步骤 1 测量仪器宽度曲线 问题 测量TiO2的晶粒尺寸 从报告中可以看到标样衍射峰的宽度随衍射角不同而变化 低角度时较大 中部较小 大角度时又变大 大约在0 1 附近 选择 Report FWHMCurvePlot 窗口顶部出现 半高宽曲线图 选择 Report FWHMCurvePlot 窗口顶部出现半高宽曲线图 选择 File Save FWHMCurveofPeak 保存仪器宽度曲线 FWHM 衍射峰半高宽 是衍射峰宽度的一种表示方法 选择 Edit Preferences 出现程序参数设置窗口 刚保存的仪器宽度曲线显示出来 从仪器宽度曲线可查看任意角度下的 仪器宽度 如果已经保存过仪器宽度曲线 则不必每次都做以上步骤 测量样品的全谱 鉴定出物相 确定是一个单相样品 2 测量样品的晶粒尺寸 拟合 对每一个峰都做好拟合 可以舍去重叠峰 或者分峰不理想的峰 舍去强度太低的峰 拟合报告 观察拟合报告 可以看到每个晶向 在不考虑微观应变的情况下 的晶块长度XS nm 半高宽 积分宽 晶粒尺寸 歪斜因子 峰形因子 积分强度 峰高强度 中心角度 晶面间距 峰顶角度 单击 Size StrainPlot 进入 晶粒尺寸与微观应变图 窗口 窗口中有3种选择 FitSizeonly FitStrainonly FitSizeandStrain 选择FitSizeonly 如果这些数据点拟合出一条水平线 说明选择正确 删除图中的红点 极大误差点 得到平均晶粒尺寸 平均晶粒尺寸 仪器半高宽曲线 可以试着看看其它两种选择 以进一步确认样品不存在微观应变 三种选择的吻合情况来看 晶粒细化是主要的 微观应变是微小的 即各数据点的线性拟合为一条水平直线 可以考虑选择为Sizeonly 完全忽略微观应变的存在 或者选择SizeandStrain 不是样品的半高宽