3 杂项
3.1 仪器函数和样品晶粒尺寸-微应变
本教程演示如何通过Double-Voigt法(例如: Balzar, 1999)来确定仪器函数和各向同性晶粒尺寸-微应变分析. 所用数据为IUCr CPD1(Balzar, 2001)举办的晶粒尺寸-微应变分析竞赛中的CeO2衍射数据:
• 实验室X射线衍射数据(DB ADVANCE, Bruker AXS)2
• 同步辐射X射线衍射数据(NSLS X3B1, ESRF BM16)
• 连续波长中子衍射数据(ILL D1A, NCNR BT1)
• 飞行时间中子衍射数据(ISIS)
教程示例文件包含每种仪器上收集的两个数据; 一个是结晶非常好的样品用于测量仪器
函数("sharp data"); 另一个样品表现出明显的样品展宽("broad data"). 这些文件位于
C:\Topas6\Tutorial\Size-Strain Analysis\DoubleVoigt Approach\.
下面展示如何用实验室数据确定仪器函数和各向同性晶粒尺寸和微应变. 该过程对
TOPAS支持的所有峰形拟合方法(单峰拟合, 全谱拟合, Pawley和Le Bail拟合,
Rietveld方法)同样适用.
3.1.1.1 用无样品展宽的样品测量仪器函数
用测量仪器函数的方法来分析样品的晶粒尺寸-微应变是一个两步过程: 第一步是用标样
来确定仪器函数.
注意:
要准确地分析样品微结构信息, 需要考虑到如下的复杂性. 实际用标样测量的仪器函数
不可避免地会包含参考样品的样品贡献. 就算是理想的晶相参考样品也会至少贡献晶粒
尺寸展宽. 此外, 发散束衍射仪的反射几何中, 样品穿透是另一个峰形展宽的因素. 仪器
函数跟样品制备(堆叠密度)联系起来了. 其结果是, 实际样品贡献的峰宽常常被低估. 在
微结构展宽程度较低时, 该现象更明显. 如将所有峰宽都归因于样品微结构则会导致微
结构参数被高估(参见如 Kern, 2008).
第一步:
1. 导入LeBailSh.raw数据, 使用发射光源波长文件CuKa5_Berger.lam.
2. 给全谱插入FP类型的峰.
3. 选择Background 项, 设置二阶背景和1/X 背景函数.
4. 选择Peak Phase 中Code 标签中取消所有峰的Cry Size L 前的勾. 要确定仪器函数, 这一步是必要的, 因为我们假设标准样品是没有样品贡献的.
5. 选择Instrument中的Additional Convolutions 标签. 尝试各种卷积和角度变换趋势以达到最好的拟合. 保留那些能够使拟合最好的卷积函数的值和角度变化趋势. 确定仪器函数的原理在Technical Reference手册中有.
以下三种卷积会得到好的拟合结果:
• 由于峰形是很明显的洛伦兹类型, 添加一个洛伦兹卷积, 将其code设为"Refine". 由于标准样品也不可避免地包含晶粒展宽, 将该洛伦兹卷积的2θ趋势设为1/Cos(Th), 即与谢乐公式一致. 按F6精修并观察拟合结果.
• 为增加峰宽, 增加一个Hat卷积, 将其code设为"Refine". 这代表了接收狭缝的宽度, 其与2θ的趋势为"Constant". 按F6精修并观察拟合结果.
• 低角峰的非对称, 多半是由轴向发散和赤道平面发散引起的, 添加一个Circles"卷积, 将其code设为"Refine", 其与2θ的趋势为"-1/Tan(Th)". 按F6精修并观察拟合结果.
6. 右击Instrument, 选择Save Instrument Details保存上面的仪器卷积为.par文件
第二步:
7. 右击标样谱LeBailSh.raw选择Replace Scan Data替换为样品谱LeBailBr.raw.
8. 精修样品展宽Cry Size L, Cry Size G, Strain L和Strain G.将所有峰的这四个参数设定为各自相同的参数名. LVol-lB和e0的结果应该分别为23 ±1 nm和0.0005 ±0.001.
3.1.1.2 计算仪器函数(基本参数法)
1. 直接导入样品谱LeBailBr.raw并使用发射光源波长文件CuKa5_Berger.lam.
2. 给各个衍射峰插入FP类型的峰模型.
3. 选择Background, 使用二阶切比雪夫多项式背景和1/X背景函数.
4. 选择Instrument使用如下的仪器设置:
仪器参数:
Goniometer Radius: Primary: 217.5 mm
Secondary: 217.5 mm
Receiving Slit Width: 0.1 mm
FDS Shape, Angle : 1 deg
Soller Slits: Primary: 2.3 deg
Secondary: 2.3 deg
8. 精修样品展宽Cry Size L, Cry Size G, Strain L和Strain G.将所有峰的这四个参数设定为各自相同的参数名. LVol-lB和e0的结果应该分别为23 ±1 nm和0.0005 ±0.001.
3.1 仪器函数和样品晶粒尺寸-微应变
本教程演示如何通过Double-Voigt法(例如: Balzar, 1999)来确定仪器函数和各向同性晶粒尺寸-微应变分析. 所用数据为IUCr CPD1(Balzar, 2001)举办的晶粒尺寸-微应变分析竞赛中的CeO2衍射数据:
• 实验室X射线衍射数据(DB ADVANCE, Bruker AXS)2
• 同步辐射X射线衍射数据(NSLS X3B1, ESRF BM16)
• 连续波长中子衍射数据(ILL D1A, NCNR BT1)
• 飞行时间中子衍射数据(ISIS)
教程示例文件包含每种仪器上收集的两个数据; 一个是结晶非常好的样品用于测量仪器
函数("sharp data"); 另一个样品表现出明显的样品展宽("broad data"). 这些文件位于
C:\Topas6\Tutorial\Size-Strain Analysis\DoubleVoigt Approach\.
下面展示如何用实验室数据确定仪器函数和各向同性晶粒尺寸和微应变. 该过程对
TOPAS支持的所有峰形拟合方法(单峰拟合, 全谱拟合, Pawley和Le Bail拟合,
Rietveld方法)同样适用.
3.1.1.1 用无样品展宽的样品测量仪器函数
用测量仪器函数的方法来分析样品的晶粒尺寸-微应变是一个两步过程: 第一步是用标样
来确定仪器函数.
注意:
要准确地分析样品微结构信息, 需要考虑到如下的复杂性. 实际用标样测量的仪器函数
不可避免地会包含参考样品的样品贡献. 就算是理想的晶相参考样品也会至少贡献晶粒
尺寸展宽. 此外, 发散束衍射仪的反射几何中, 样品穿透是另一个峰形展宽的因素. 仪器
函数跟样品制备(堆叠密度)联系起来了. 其结果是, 实际样品贡献的峰宽常常被低估. 在
微结构展宽程度较低时, 该现象更明显. 如将所有峰宽都归因于样品微结构则会导致微
结构参数被高估(参见如 Kern, 2008).
第一步:
1. 导入LeBailSh.raw数据, 使用发射光源波长文件CuKa5_Berger.lam.
2. 给全谱插入FP类型的峰.
3. 选择Background 项, 设置二阶背景和1/X 背景函数.
4. 选择Peak Phase 中Code 标签中取消所有峰的Cry Size L 前的勾. 要确定仪器函数, 这一步是必要的, 因为我们假设标准样品是没有样品贡献的.
5. 选择Instrument中的Additional Convolutions 标签. 尝试各种卷积和角度变换趋势以达到最好的拟合. 保留那些能够使拟合最好的卷积函数的值和角度变化趋势. 确定仪器函数的原理在Technical Reference手册中有.
以下三种卷积会得到好的拟合结果:
• 由于峰形是很明显的洛伦兹类型, 添加一个洛伦兹卷积, 将其code设为"Refine". 由于标准样品也不可避免地包含晶粒展宽, 将该洛伦兹卷积的2θ趋势设为1/Cos(Th), 即与谢乐公式一致. 按F6精修并观察拟合结果.
• 为增加峰宽, 增加一个Hat卷积, 将其code设为"Refine". 这代表了接收狭缝的宽度, 其与2θ的趋势为"Constant". 按F6精修并观察拟合结果.
• 低角峰的非对称, 多半是由轴向发散和赤道平面发散引起的, 添加一个Circles"卷积, 将其code设为"Refine", 其与2θ的趋势为"-1/Tan(Th)". 按F6精修并观察拟合结果.
6. 右击Instrument, 选择Save Instrument Details保存上面的仪器卷积为.par文件
第二步:
7. 右击标样谱LeBailSh.raw选择Replace Scan Data替换为样品谱LeBailBr.raw.
8. 精修样品展宽Cry Size L, Cry Size G, Strain L和Strain G.将所有峰的这四个参数设定为各自相同的参数名. LVol-lB和e0的结果应该分别为23 ±1 nm和0.0005 ±0.001.
3.1.1.2 计算仪器函数(基本参数法)
1. 直接导入样品谱LeBailBr.raw并使用发射光源波长文件CuKa5_Berger.lam.
2. 给各个衍射峰插入FP类型的峰模型.
3. 选择Background, 使用二阶切比雪夫多项式背景和1/X背景函数.
4. 选择Instrument使用如下的仪器设置:
仪器参数:
Goniometer Radius: Primary: 217.5 mm
Secondary: 217.5 mm
Receiving Slit Width: 0.1 mm
FDS Shape, Angle : 1 deg
Soller Slits: Primary: 2.3 deg
Secondary: 2.3 deg
8. 精修样品展宽Cry Size L, Cry Size G, Strain L和Strain G.将所有峰的这四个参数设定为各自相同的参数名. LVol-lB和e0的结果应该分别为23 ±1 nm和0.0005 ±0.001.
