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    XRD精修教程1——XRD精修基本原理与GSAS软件简介
    来源:本站 时间:2020-11-03 21:41:31 浏览:13303次

    1 引言

    X射线衍射分析(XRD)是材料、地质、物理、化学等众多学科中是最基本但也是最重要的一个表征手段。它被广泛地用来研究材料的相结构、相成分、晶粒尺寸、晶粒取向和微结构等。然而,最常用的多晶衍射法有着一些本征缺点,它得到的谱峰重叠严重,从而造成大量材料结构信息损失。1967年,荷兰晶体学家Hugo M. Rietveld提出了对中子衍射数据进行Rietveld全谱拟合的方法,克服了多晶衍射仅利用积分强度的不足,充分利用了谱图的所有信息,可以获得多晶材料的结构信息。后来,Rietveld方法也被用来对XRD数据进行分析。随着算法的完善和应用的推广,Rietveld方法已经成为获得结构信息和修正晶体结构最重要的方法之一。

    2 Rietveld法基本原理

    Rietveld法是在给定初始结构模型和参数的情况下,利用一定的峰形函数来计算多晶衍射谱,同时利用最小二乘法不断调整晶体结构参数和峰形参数,从而使得计算谱图与实验谱图相结合,据此得到修正后的结构参数。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-1

    Rietveld法不仅可以对常规X射线测得的数据进行多晶结构修正,同时也可以对通过中子源和同步辐射源得到的结果进行精修。XRD精修的典型应用包括如下几个方面:

    1)确定与修正晶体结构;

    2)获得点阵常数和晶胞体积;

    3)获得键长键角;

    4)晶粒度测定;

    5)多相的定量分析;

    6)应力应变分析等。

    3 GSAS软件简介

    随着XRD精修的逐渐普及,越来越多的软件相继问世,诸如MDI Jade,GSAS,Fullprof,TOPAS和High Score Plus等。其中,GSAS软件开发较早,配有图形化界面EXPGUI,而且操作简单方便,因此使用最为广泛。GSAS全称为General Structure Analysis System,中文名字为“综合结构分析系统”,它不仅可以运行在Windows平台,还能够在苹果公司的Mac系统以及Linux等系统使用。GSAS不仅可以用来单独精修常规X射线/中子衍射/同步辐射的数据,还可以将它们联合起来进行精修。GSAS软件最初的版本是PC-GSAS,它是由美国的Allen C. Larson和R. B. Von Dreele共同开发处的,由于其采人机对话的方式进行操作,因此非常复杂且不人性化,现在基本已不再使用。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-2

    后来,B. H. Toby等人在PC-GSAS的基础上编写了图形化的界面,构成了现在最常使用的EXPGUI版本。该版本包含PC-GSAS的大部分功能,使用时注意引用文献:B. H. Toby,EXPGUI,a graphical user interface for GSAS, J. Appl. Cryst. 2001,34,210。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-3

    4 GSAS软件的安装

    1)使用搜索引擎进行搜索EXPGUI或者按照下面的链接直接下载软件:

    https://subversion.xray.aps.anl.gov/EXPGUI/install/若链接失效,可联系我们:17318936377(微信同号)

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-4

    2)双击下图所示的安装包进行安装;

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-5

    3)首先是进入欢迎界面,点击Next;

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-6

    4)选择安装位置,建议安装在C盘,且不要有中文目录。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-7

    5)选择创建桌面图标。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-8

    6)点击Install进行安装;

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-9

    7)等待1-2分钟安装就完成了,然后点击Finish。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-10

    8)可以发现桌面出现了“PC-GSAS”和“EXPGUI”两个图标,双击“EXPGUI”即可运行软件。

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-11

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-12

    5 GSAS软件界面介绍

    打开GSAS软件后,我们会看到两个界面,一个是Windows命令窗口,一个就是用户界面。命令窗口是程序运行所必须的,使用过程中不能关闭,可以将其最小化。EXPGUI的用户界面主要包括五个部分:

    1)文件信息栏:显示文件名;

    2)菜单栏:包括文件,选项,结果,计算,导入/导出等菜单;

    3)按钮栏:提供了一些最常用的程序功能;

    4)选项卡栏:包含众多选项,用于对精修参数进行详细的调控;

    5)选项卡内容。 

    XRD精修基本原理与GSAS软件简介参考图-13



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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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