《X射線多晶衍射數(shù)據(jù)RIETVELD精修及GSAS軟件入門》

本文作者為物理所董成老師

這個問題沒有一個簡單的答案，我這里說的高質(zhì)量衍射數(shù)據(jù)，當(dāng)然要符合以下幾個最基本的要求：

1. 衍射角度足夠準(zhǔn)確

沒有大的系統(tǒng)誤差（如零點(diǎn)偏移，樣品偏心等），這就要求衍射儀用標(biāo)樣仔細(xì)校準(zhǔn)。衍射角準(zhǔn)確到0.01度左右。

2. 衍射強(qiáng)度足夠高

強(qiáng)的衍射峰計(jì)數(shù)要達(dá)到上萬或數(shù)萬。因?yàn)檠苌鋬x探測器的計(jì)數(shù)誤差量級是計(jì)數(shù)N的0.5次方，如果計(jì)數(shù)只有100，那光考慮探測器的統(tǒng)計(jì)誤差就有10%了。要到達(dá)這樣的要求，在普通衍射儀上就必須采用很慢的掃描速度，或用步進(jìn)掃描。

有時候，高角度的衍射峰太弱，可以考慮分段掃描，即在高角度采用比低角度更慢的掃描速度。?

3. 分辨率足夠好

簡單說就是要保證衍射峰的寬度盡量窄，盡可能地減少重疊衍射峰的數(shù)量。要得到分辨率的衍射數(shù)據(jù)，其實(shí)并不容易。其中除了儀器的因素，和樣品本身的結(jié)晶性能也有很大關(guān)系。樣品本身結(jié)晶度好，晶粒比較均勻完整，也沒有明顯的應(yīng)變，得到的衍射峰會較窄，分辨率就高。

很多有機(jī)物結(jié)晶性不好，而且實(shí)際的晶粒尺寸很??；再加上有機(jī)樣品都比較“軟”，研磨時會造成比較大的應(yīng)變。因?yàn)榫Я３叽缧『蛻?yīng)力因素造成的衍射峰展寬占了主導(dǎo)地位。因此，用再好的儀器測試也很難得到高分辨率的數(shù)據(jù)。這也是很多有機(jī)物不好用粉末衍射方法測定晶體結(jié)構(gòu)的主要原因之一。

很多時候，樣品衍射峰寬化主要由于晶粒太細(xì)和可能存在較大的應(yīng)力應(yīng)變有關(guān)。過篩得到的顆粒，每個顆粒經(jīng)常不是一個完整的“單晶體”晶粒，而是由很多更為細(xì)小的“晶粒”堆積而成的。實(shí)際晶粒尺寸很可能比你的顆粒小得多。

總之，要提高分辨率，除了考慮衍射儀的設(shè)置（如減小入射和接受狹縫寬度），還要設(shè)法保持樣品的晶粒完整性。因此，不要過分用力研磨樣品，造成晶粒不必要的細(xì)化和應(yīng)變。

另外，為了減少擇優(yōu)取向，也不要使勁壓樣品表面，攤平即可。

相關(guān)問答

樣品占一小半的原因，裝備占一多半原因。因此，對《如何獲得高質(zhì)量的粉末衍射數(shù)據(jù)》的“通解”應(yīng)該是使用同步輻射的實(shí)驗(yàn)裝置。

同步輻射也不是萬應(yīng)靈丹。樣品本身的結(jié)晶性不好，微晶顆粒太細(xì)或有太大應(yīng)力，在什么設(shè)備上都不易得到高分辨的數(shù)據(jù)。我這里恰恰強(qiáng)調(diào)的儀器和樣品兩個都要考慮。普通衍射儀上做Si的衍射峰很明銳，但其它樣品經(jīng)常會出現(xiàn)衍射峰的寬化。在同步輻射上也是一樣。說個極端的例子，你用非晶態(tài)的樣品在同步輻射上也不會看到明銳的衍射峰。

若樣本是多肽能否檢測出其二級結(jié)構(gòu)，請問難做么？

隨著多肽中可以只有旋轉(zhuǎn)的單鍵數(shù)目增加，分析起來的難度會越來越大。

最近計(jì)劃做一個原位XRD實(shí)驗(yàn)，樣品是NiMn基形狀記憶合金，該類形狀記憶合金在有應(yīng)力加載的條件下，會發(fā)生馬氏體相變，但是一般而言這種馬氏體轉(zhuǎn)變是不完全的，本想利用Rietveld法分析在加載過程中，樣品中奧氏體與馬氏體的量的變化，可以后來發(fā)現(xiàn)Rietveld法分析是粉末樣，而我的是定向凝固出來的塊體，不知道Rietveld法行不行，如果不行的話，還有其他的基于XRD的定量分析法分析奧氏體與馬氏體的含量嗎？

建議是先做了衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再看，因?yàn)橹辽購脑砩险fX射線衍射是一個很重要的物相含量分析手段，不做實(shí)驗(yàn)誰也不好說你的定向凝固樣品就能或不能分析。 我也不知道除了X射線衍射（或電鏡）還有哪些另外的定量測定兩相含量的方法。