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XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備
來源：本站 時間：2020-08-24 17:25:41 瀏覽：17581次

作者：王老師

1 引言

在使用GSAS軟件進行XRD精修之前，我們需要準備好輸入文件并將其導入程序。在此，我們向大家介紹采用GSAS進行XRD精修所需要的三類輸入文件及其獲取方法。

這三類輸入文件分別是：

（1）XRD數據文件：文件格式為“.gsas”；

（2）儀器參數文件：文件格式為“.prm”或“.ins”；

（3）結構模型文件：一般為“.cif”。


圖1 三種輸入文件


圖1 三種輸入文件

2 XRD數據文件的準備
XRD數據文件的準備非常簡單，通常而言我們測試XRD結果就包含“.csv”或者“.txt”。不過，這些原始文件除了包含“角度-強度”數據，還包含各種測試信息（測試時間，靶材類型等）。
（1）首先，我們將“.csv”或者“.txt”轉換成僅包含“角度-強度”兩列數據的“.txt”文件；
（2）然后將其重命名為“.dat”文件；

（3）采用CMPR軟件將其轉換為“.gsas”文件（具體操作間我們之前的教程：CMPR軟件介紹）。


圖2 讀取dat格式的數據


圖2 讀取dat格式的數據
3 儀器參數文件的介紹與準備
3.1 儀器參數文件簡介

儀器參數文件是以“.ins”或“.prm” 結尾的計算機文件（圖3），它是進行精修所必須的一個輸入文件。它包含了XRD衍射儀器的一些基本參數和信息，比如X射線的波長、靶材類型、峰形函數等。對于儀器參數文件，我們既可以用Windows自帶的記事本和寫字板來打開，也可以使用GSAS軟件來打開圖（4）


圖3 儀器參數文件


圖3 儀器參數文件


圖4 儀器參數文件包含的信息


圖4 儀器參數文件包含的信息
首先我們對儀器參數文件所包含的信息進行簡要的介紹，它主要包括三大部分：

（1）儀器基本信息：如圖5所示，包括數據的類型，儀器參數的Title以及XRD衍射儀的名稱。其中，數據的類型共有四類，分別是：TOF（Time of flight，飛行時間數據），CW neutron（constant wavelength neutron，恒定波長中子衍射數據），CW X-ray（恒定波長X射線衍射數據）和ED X-ray （Energy dispersive X-ray）。


圖5 儀器基本信息部分


圖5 儀器基本信息部分

（2）儀器物理參數：如圖6所示，這部分主要包括靶材類型，是否有單色器，X射線的波長（Primary表示Kα1，Secondary代表Kα2），零點校正，極化校正和極化比例（銅靶是0.7，石墨單色器則為1）。


圖6 儀器基本信息部分


圖6 儀器基本信息部分

（3）峰形函數：如圖7所示，這部分主要有峰形函數類型，以及峰形函數的各種參數。 GU，GV，GW是高斯函數半高寬方程系數；LX，LY表示洛倫茲函數的晶粒寬化和應力寬化。通常只需先設定好GU，GV，GW，LX，LY的初值，其他的則不需要更改。


圖7 儀器基本信息部分


圖7 儀器基本信息部分
3.2 儀器參數文件獲取
儀器參數文件是進行XRD精修所必須的，下面我們對獲取修改文件的方法進行介紹。
（1）從師兄師姐或者XRD實驗老師那里獲取。這種方法最簡單，但并不是對所有人都適用。
（2）根據GSAS自帶的儀器參數文件進行簡單修改。這種方法也比較簡單，而且適用于絕大部分情況。下面我們進行詳細的介紹：
（a）如圖8所示，打開GSAS軟件的Powder選項卡，然后點擊“Add New

 Histogram”；


圖8 使用GSAS導入儀器參數


圖8 使用GSAS導入儀器參數

（b）如圖9所示，單擊選擇文件；


圖9 在彈出的界面單擊選擇文件


圖9 在彈出的界面單擊選擇文件

（c）如圖10所示，打開GSAS安裝位置下面的example文件件，然后選擇儀器文件，對于一般的實驗室XRD儀器，可以選擇“inst_xry.prm”這個文件；


圖10 打開GSAS安裝位置下的example文件夾


圖10 打開GSAS安裝位置下的example文件夾

（d）此時，我們就可以對儀器參數進行初步修改（圖11）。主要修改靶材類型，是否有單色器，以及波長（該信息可以在測試結果文件里面看到，圖12）。然后我們可以講GU，GV，GW，LX，LY的初值設為0, 0, 50, 0和0即可。最后點擊Save或者Save as為自己的模板文件。該方法適用于絕大部分情況。


圖11 修改基本參數


圖11 修改基本參數


圖12 測試結果中的儀器參數


圖12 測試結果中的儀器參數
4 CIF結構模型文件的介紹與準備
4.1 CIF結構模型文件簡介
CIF結構模型文件是指以“.cif”結尾的晶體學信息文件(Crystallographic Information File)。該文件包含了晶體結構的眾多信息，比如空間群、晶胞參數、原子坐標等，因而廣泛用于晶體結構繪圖、XRD精修以及材料的理論計算。

由于CIF文件在材料學中應用十分廣泛，眾多軟件都可以打開并編輯CIF文件，比如Diamond，Vesta，Materials Studio。此外，我們也可以使用記事本來對CIF文件進行簡單的查看和修改（圖13）。


圖13 采用記事本查看CIF文件


圖13 采用記事本查看CIF文件
4.2 CIF結構模型文件的獲取方法
（1）從COD數據庫下載。Crystallography Open Database是一個完全免費、開放的數據庫（圖14），擁有上百萬條的結構信息，任何人都可以輕易地從這里獲取CIF結構信息文件。

網址：http://www.crystallography.net/cod/index.php


圖14 COD主頁


圖14 COD主頁

（2）利用Findit軟件獲取。Findit是無機晶體結構數據查詢軟件，利用此軟件我們也可以獲取所需的CIF文件，如圖15。不過，Findit是商業軟件，需要付費購買或者自行查找資源。


圖15 Findit軟件主界面


圖15 Findit軟件主界面
（3）無機晶體結構數據庫（ICSD）。該庫包含十多萬條化合物信息，所有數據都由專家記錄并經過修正，非常權威，但主要針對無機化合物。此外，該數據庫并不免費，但很多學校會購買，如果你的學校購買了，訪問下面的網址就能直接使用。
網址：https://icsd.fiz-karlsruhe.de/index.xhtml
（4）其他數據庫：
A: ICDD數據庫
B: Pearson晶體學庫

C: 美國礦物學家晶體結構數據庫（http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php）


XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備+參考圖1


D: PCOD數據庫（www.crystallography.net/pcod）


XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備+參考圖2


E: CCDC數據庫（www.ccdc.cam.ac.uk）


XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備+參考圖3


F: IUcr（www.iucr.org）


XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備+參考圖4


G: Materials Project（www.materialsproject.org）


XRD精修教程（四）—— 三種輸入文件的準備+參考圖5

數據庫頁面

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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