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繞射峰擬合

Fitting diffraction peaks 工具會以合適的函數擬合繞射圖譜的峰,從各峰位置 2θ 求出晶面間距(d值),並以最小二乘法精修晶格常數。可從主視窗的工具列啟動。

繞射峰擬合視窗全貌

基本操作流程

  1. 在晶體清單中選取目標晶體(在多重圖譜模式下,也一併選取要處理的圖譜)。
  2. 在主視窗中用滑鼠拖曳繞射線,使其盡量與量測到的峰重疊。
  3. 從繞射峰清單(勾選清單方塊)中選擇要擬合的繞射線指數。
  4. 一旦選取了足以求解最小二乘法計算的獨立指數,最可能的晶格常數就會連同誤差一起顯示在右下方的 Optimized cell constants(最佳化的晶胞參數)面板中。
  5. 按下 Apply to the crystal(套用至晶體)即可將精修後的晶格常數回寫到主程式中的晶體。

勾選並選取晶體

此處的晶體清單與主視窗中的相同。要讓擬合生效,目標晶體必須同時被勾選且被選取。

晶體清單

晶體清單

左上方的晶體清單包含與主視窗相同的晶體。在此勾選並選取的晶體即成為擬合的對象。詳情請參閱 晶體參數

繞射峰清單

繞射峰清單

此處列出所選晶體的繞射線。勾選某一列的核取方塊,即可將該繞射線設為擬合對象。清單包含以下欄位。

欄位 內容
Check 是否將此線納入擬合
PeakColor 顯示顏色
Crystal 晶體名稱
HKL 反射指數
Calc X 計算所得的繞射線位置
Func 所使用的峰函數
X 擬合求得的峰位置
X Err 峰位置的誤差
FWHM 半高全寬
Intensity 峰強度
Weight 最小二乘法擬合中的權重
R 擬合的殘差指標

清單下方的按鈕可匯出結果。

  • Copy to clipborad: 將表格複製到剪貼簿。可直接貼到 Excel 等應用程式中。
  • Save as CSV: 將表格另存為 .csv 檔案。Effective digit(有效位數)用於設定小數位數。
  • Clear peaks: 清除擬合結果。

Fitting option(擬合選項)

擬合選項

在此進行擬合峰圖譜時所使用的詳細設定。

Search Range / Initial FWHM

Search Range 與 Initial FWHM

  • Search Range(搜尋範圍): 設定進行擬合的範圍。也就是說,計算所得繞射線位置 ±Search Range 的區域,會被視為該峰的擬合對象範圍。
  • Initial FWHM(初始半高全寬): 指定圖譜函數的初始半高全寬。作為最小二乘法收斂的起始值使用。

按下 Apply to all(套用至全部)會將目前的設定一次套用到所有繞射線。

Peak function(峰函數)

選擇擬合所使用的峰函數。

峰函數 內容
Simple Search 不進行函數擬合,將計算所得繞射線位置 ±Search Range 範圍內強度最強的點視為峰位置。
Symmetric Pseudo Voigt 以左右對稱的擬 Voigt 函數擬合。
Symmetric Pearson VII 以左右對稱的 Pearson VII 函數擬合。
Split Pseudo Voigt 以左右不對稱(分裂型)的擬 Voigt 函數擬合。
Split Pearson VII 以左右不對稱(分裂型)的 Pearson VII 函數擬合。

建議使用的函數

若無特殊理由,建議使用穩定性較佳的 Symmetric Pseudo Voigt

擬 Voigt 函數是高斯函數 \(G(x)\) 與勞侖茲函數 \(L(x)\) 以混合參數 \(\eta\) 線性組合而成,公式如下:

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

其中 \(\eta\) 為勞侖茲成分所佔的比例。分裂型則是在峰位置左右分別獨立取用半高全寬等參數,藉此表現不對稱的圖譜形狀。

Pattern Decomposition(圖譜分解)

圖譜分解

當所選取的兩條以上繞射線之 Search Range 發生重疊時,此選項用於選擇是否進行圖譜分解(同時擬合重疊的峰)。

  • in each crystal(對個別晶體): 針對每個晶體各自獨立進行圖譜分解。
  • between crystals(對所有晶體): 跨越所有晶體進行圖譜分解。

Optimized cell constants(最佳化的晶胞參數)

最佳化的晶胞參數面板

一旦選取了足以使最小二乘法計算可解的獨立指數,此面板會顯示最可能的晶格常數 \(a, b, c, \alpha, \beta, \gamma\) 與體積 \(V\),並各自附上誤差(±)。

關於 NA 顯示

當自由度不足時——也就是自由度等於所擬合峰的數量,或某一晶格常數不具自由度時——會以 NA 取代誤差值顯示。選取足夠數量的獨立反射即可計算出誤差。

  • Apply to the crystal(套用至晶體): 將精修後的晶格常數回寫到主程式中所選取的晶體。
  • Copy to Clipboard(複製到剪貼簿): 將最佳化的晶格常數複製到剪貼簿。
  • Reset take off angle: 重設取出角。

Remove fitted peaks(移除已擬合的峰)

此功能會從圖譜中減去已擬合的峰,並將殘差圖譜輸出為新的圖譜。在 New profile name(新輪廓名稱)中輸入目的地名稱,再按下 Remove fitted peaks(移除已擬合的峰)即可執行相減。適用於確認背景或重疊峰的分離情形。

相關工具(Send d-values)

按下 Send d-values to CellFinder && AtomicPositionFinder 會將擬合所得的 d 值傳送到以下分析工具,這些工具同樣可從工具列啟動。

Cell Finder

Cell Finder

Cell Finder 會從一組量測到的峰位置(d 值清單)反推,搜尋出可解釋這些位置的晶胞(晶格常數)。用於未知樣品的指標化。

Atomic Position Finder

Atomic Position Finder

Atomic Position Finder 會根據所觀測反射的強度等量,搜尋晶體結構中的原子位置。

鑑定未知樣品

Cell Finder 求出晶格常數後,將該晶體登錄到晶體清單中,即可用本工具的最小二乘擬合進一步精修晶格常數。