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連續分析

Sequential Analysis 視窗全貌

連續分析 (Sequential Analysis) 會對已載入的多個剖面依序執行相同的峰擬合,並將結果依量分類彙整輸出。它適用於在溫度、壓力、時間等條件變化下依序量測的一系列剖面:一次處理整個序列,並在各自的分頁中,將每條繞射線的 2θ、晶面間距(d值)、半高全寬、強度、晶胞參數、壓力,以及 Singh 方程式 (單軸應力/晶格應變分析) 的結果整理成表格。

使用主視窗工具列上的 Sequential Analysis 按鈕來開啟與關閉此視窗。

繞射峰擬合共用設定

連續分析與 Fitting diffraction peaks 視窗共用擬合設定。請先開啟 Fitting diffraction peaks 視窗,選擇欲解析的晶體,並勾選欲擬合的繞射線 (峰)。若在按下 執行 時尚未完成這些準備,畫面會顯示提示訊息。

基本流程

  1. 載入在條件變化下量測的整個序列剖面 (至少需要 4 個剖面)。
  2. 開啟繞射峰擬合視窗,選擇欲解析的晶體,並勾選欲解析的繞射線。此處設定的擬合函數與搜尋範圍會被連續分析沿用。
  3. 視需要設定起始編號、迴圈、容許係數、自動儲存等選項 (見下文)。
  4. 按下 執行。已載入的各剖面會依序被啟用,執行最小二乘法擬合,並將結果累積於各分頁中。
  5. 確認各分頁內容,並以 複製儲存 將資料匯入試算表 (Excel 等)。

視窗下方的狀態列會顯示進度與經過時間,格式為 ... % completed. Elapsed time: ... sec。解析完成後,2θ、晶面間距(d值)、半高全寬與強度的結果會一併複製到剪貼簿。

每個剖面擬合兩次

為了取得穩定的收斂結果,每個剖面在記錄結果前都會執行兩次最小二乘法擬合。

解析選項

執行 按鈕周圍的控制項用於設定解析範圍與離群值的處理方式。

選項 說明
從指定編號的剖面開始執行解析 (注意: 第一個為 0) 勾選後,會從右側方塊所設定的剖面編號開始解析,而非從第一個剖面開始。第一個剖面的編號為 0。
迴圈 指定起始編號時,到達序列末尾後,會接著處理先前被跳過的剖面 (0 … 起始編號 − 1),回頭補齊,使整個序列都被解析。僅在啟用起始編號時可用。
容許係數 (連續解析時若體積變化超過此值則輸出 NaN) 勾選後,當精修後的晶胞體積相對於初始值的變化超過右側所設定的數值 (%) 時,會捨棄該次擬合 (該列輸出 NaN)。可自動剔除因擬合失敗造成的離群值。

輸出分頁

每個分頁對應一個輸出量的表格。每一列對應一個剖面 (剖面名稱),每一欄對應所選的一條繞射線 (hkl 指數;若為 flexible crystal 則為 Peak No.)。表格以定位字元分隔的文字形式保存,於 複製儲存 時會轉換為逗號分隔值 (CSV)。

2θ (°)

2θ 分頁

各剖面、各繞射線經擬合得到的峰位置,以 2θ (度) 表示。

晶面間距(d值) (Å)

晶面間距(d值)分頁

由各峰位置算出的面間距 d,以 Å 為單位。由波長與 2θ 依 \( d = \dfrac{\lambda}{2\sin\theta} \) 求得。

半高全寬 (deg.)

半高全寬分頁

各峰的半高全寬 (FWHM),以 2θ 度數表示,可用於追蹤峰寬的變化。

強度

強度分頁

各峰的積分強度 (面積),可用於追蹤伴隨相變或織構變化而產生的強度變化。

晶胞參數 (Å, °)

晶胞參數分頁

各剖面精修後的晶胞體積 V、晶胞邊長 ABC (Å)、軸角 AlphaBetaGamma (°),以及各自的估計誤差 (_err 欄)。

壓力 (GPa)

壓力分頁

由各剖面的晶胞參數,透過狀態方程求得的壓力。當 Equation of State 視窗中選擇了 Gold、Pt、NaCl (B1/B2)、MgO、Corundum、Ar、Re、Mo、Pb 等壓力標準物質時,每位研究者 (每個發表的標度) 各對應一欄。未選擇標準物質時,則由目標晶體所設定的狀態方程算出壓力。

Singh 方程式

Singh 方程式分頁

Singh 單軸應力/晶格應變分析的結果。將各剖面名稱結尾的數值解讀為方位角 \( \psi \) (度),並對每個反射以最小二乘法 (Levenberg–Marquardt) 擬合方位角與 d 值的關係。針對每個反射,可求得無應力晶面間距 d0、最大應變方位角 Ψmax,以及與應力成正比的量 t/6Ghkl (差應力 \( t \) 與剪切模數 \( G_{hkl} \) 之比)。擬合曲線也會繪製於該分頁的圖表中。

Singh 方程式的適用條件

此分頁僅適用於剖面名稱結尾為 ...-whole 的「應力解析模式」序列。每個剖面名稱結尾都必須帶有方位角 (例如 ...-30)。若為一般序列,此分頁不會更新。

Singh 方程式所表示的方位角相依晶面間距,近似為

\[ d(\psi) = d_0 \left[ 1 + \alpha - 3\,\alpha \left( 1 - \frac{\lambda^2}{4 d^2} \right) \cos^2(\psi - \psi_{\max}) \right] \]

其中 \( \alpha \) 對應 t/6Ghkl\( \psi_{\max} \) 為最大應變的方位角。

匯出結果

動作 說明
複製 將目前顯示的分頁內容以 CSV (逗號分隔) 格式複製到剪貼簿。
儲存 將目前顯示的分頁內容儲存為 CSV 檔 (檔名於對話方塊中指定)。

自動儲存

每個分頁都有 自動儲存 核取方塊,可在 執行 後自動將對應的量寫出為 CSV 檔。目的地會顯示於 儲存目錄,並以 設定 按鈕選擇。檔名依剖面名稱的共同部分產生,並依量的種類附加後綴:_2theta.csv_d.csv_fwhm.csv_intensity.csv_cell.csv_pressure.csv_Singh.csv

設定儲存目的資料夾

若已勾選自動儲存,但尚未設定目的資料夾 (不存在),按下 執行 時會開啟資料夾選擇對話方塊。

從巨集使用

連續分析的每一項輸出,也都可以從巨集 (Python 指令碼) 取得。它們對應巨集中的 PDI.Sequential 類別。

巨集函數 對應分頁
PDI.Sequential.Open() / Close() 開啟/關閉視窗
PDI.Sequential.Execute() 執行連續分析
PDI.Sequential.GetCSV_2theta()
PDI.Sequential.GetCSV_D() 晶面間距(d值)
PDI.Sequential.GetCSV_FWHM() 半高全寬
PDI.Sequential.GetCSV_Intensity() 強度
PDI.Sequential.GetCSV_CellConstants() 晶胞參數
PDI.Sequential.GetCSV_Pressure() 壓力
PDI.Sequential.GetCSV_Singh() Singh 方程式

每個 GetCSV_...() 都會將對應分頁的內容以 CSV 字串傳回。PDI.Sequential.Directory 可取得/設定目的資料夾,搭配 PDI.File.SaveText(...) 即可將結果寫入檔案。詳情請參閱巨集