跳转至

衍射峰拟合

Fitting diffraction peaks 工具会用合适的函数对衍射谱图中的峰进行拟合,从每个峰位置 2θ 求出晶面间距(d 值),并通过最小二乘法精修晶格常数。可从主窗口的工具栏启动此工具。

衍射峰拟合窗口全貌

基本操作流程

  1. 在晶体列表中选择目标晶体(在多谱图模式下,还需选择要处理的谱图)。
  2. 在主窗口中用鼠标拖动衍射线,使其尽量与测量峰重合。
  3. 从衍射峰列表(带复选框的列表)中选择要拟合的衍射线指数。
  4. 一旦选中了足够多的独立指数,使最小二乘法计算可解,右下方的 Optimized cell constants(优化后的晶胞参数)面板中就会显示最可几的晶格常数及其误差。
  5. 按下 Apply to the crystal(应用到所选晶体)按钮,将精修得到的晶格常数写回主程序中的晶体。

晶体的勾选与选择

该晶体列表与主窗口中的列表内容一致。要使拟合生效,目标晶体必须同时处于“勾选”和“选中”状态。

晶体列表

晶体列表

窗口左上方的晶体列表中包含与主窗口相同的晶体。在此勾选并选中的晶体即为拟合对象。详情参见晶体参数

衍射峰列表

衍射峰列表

此处列出所选晶体的衍射线。勾选某一行的复选框,即可将该衍射线设为拟合对象。列表包含如下各列。

内容
Check 是否将该衍射线纳入拟合
PeakColor 显示颜色
Crystal 晶体名称
HKL 反射指数
Calc X 计算得到的衍射线位置
Func 所使用的峰函数
X 拟合得到的峰位置
X Err 峰位置的误差
FWHM 半高全宽
Intensity 峰强度
Weight 最小二乘拟合中的权重
R 拟合的残差指标

列表下方的按钮用于导出结果。

  • Copy to clipborad:将表格内容复制到剪贴板,可直接粘贴到 Excel 等软件中。
  • Save as CSV:将表格内容保存为 .csv 文件。Effective digit 用于设置小数位数。
  • Clear peaks:清除拟合结果。

Fitting option(拟合选项)

拟合选项

在此对拟合峰形时使用的详细参数进行设置。

Search Range / Initial FWHM

Search Range 与 Initial FWHM

  • Search Range(搜索范围):设置进行拟合的范围。即以计算得到的衍射线位置为中心、上下各 ±Search Range 的区间,作为该峰的拟合对象范围。
  • Initial FWHM(初始半高全宽):指定峰形函数的初始半高全宽,作为最小二乘收敛的初始值使用。

按下 Apply to all(应用到全部)按钮,可将当前设置一次性应用到所有衍射线。

Peak function(峰函数)

选择用于拟合的峰函数。

峰函数 内容
Simple Search 不进行函数拟合,而是将计算得到的衍射线位置 ±Search Range 范围内强度最强的点识别为峰位置。
Symmetric Pseudo Voigt 用左右对称的伪 Voigt 函数进行拟合。
Symmetric Pearson VII 用左右对称的 Pearson VII 函数进行拟合。
Split Pseudo Voigt 用左右非对称(分裂型)的伪 Voigt 函数进行拟合。
Split Pearson VII 用左右非对称(分裂型)的 Pearson VII 函数进行拟合。

推荐的函数

如无特殊理由,推荐使用稳定性更佳的 Symmetric Pseudo Voigt

伪 Voigt 函数是高斯函数 \(G(x)\) 与洛伦兹函数 \(L(x)\) 按混合参数 \(\eta\) 线性组合而成,表达式为:

\[ \mathrm{pV}(x) = \eta\, L(x) + (1-\eta)\, G(x), \qquad 0 \le \eta \le 1 \]

其中 \(\eta\) 为洛伦兹分量所占的比例。分裂(Split)型通过在峰位置左右分别独立设定半高全宽等参数,来表现非对称的峰形。

Pattern Decomposition(图谱分解)

图谱分解

当所选的两条或更多衍射线的 Search Range 存在重叠时,此选项用于选择是否进行图谱分解(对重叠的多个峰进行同时拟合)。

  • in each crystal(对每个晶体):对每个晶体分别独立地进行图谱分解。
  • between crystals(对所有晶体):跨所有晶体进行图谱分解。

Optimized cell constants(优化后的晶胞参数)

优化后的晶胞参数面板

一旦选中了足够多的独立指数,使最小二乘法计算可解,此面板即会显示最可几的晶格常数 \(a, b, c, \alpha, \beta, \gamma\) 及体积 \(V\),并各自附带误差(±)。

关于 NA 显示

当自由度不足时——即拟合峰数与自由度相等,或某个晶格常数没有自由度时——将显示 NA 以代替误差值。选择足够多的独立反射后,误差即可被计算出来。

  • Apply to the crystal(应用到所选晶体):将精修得到的晶格常数写回主程序中所选的晶体。
  • Copy to Clipboard(复制到剪贴板):将优化后的晶格常数复制到剪贴板。
  • Reset take off angle(重置出射角):重置出射角。

Remove fitted peaks(移除已拟合的峰)

此功能会从谱图中减去已拟合的峰,并将残差谱图作为新谱图输出。在 New profile name(新谱图名称)中输入目标名称,然后按下 Remove fitted peaks(移除已拟合的峰)按钮即可执行相减操作。该功能便于检查背景或重叠峰的分离情况。

关联工具(Send d-values)

按下 Send d-values to CellFinder && AtomicPositionFinder 按钮,可将拟合得到的晶面间距(d 值)发送给以下分析工具,这些工具同样可从工具栏启动。

Cell Finder

Cell Finder

Cell Finder 会根据一组测得的峰位置(d 值列表),反向搜索能够解释这些位置的晶胞(晶格常数),用于对未知样品进行指标化。

Atomic Position Finder

Atomic Position Finder

Atomic Position Finder 会根据观测反射的强度等量,搜索晶体结构中的原子位置。

鉴定未知样品

Cell Finder 确定晶格常数后,将该晶体注册到晶体列表中,即可用本工具的最小二乘拟合进一步精修晶格常数。