1、MDI Jade使用 黃繼武 編中南大學材料科學與工程實驗教學中心目 錄Jade 的功能 .1進入 Jade.2 PDF 卡片索引的建立 .3讀入文件 .4設置文本文件格式 .6 Jade 的基本功能操作 .9基本顯示操作 .14物相檢索 .15 PDF 卡片查找 .21尋峰 .24 RIR 方法計算物相質量分數 .26計算結晶化度 .29打印預覽 .31圖譜擬合 .34制作儀器半高寬補正曲線 .37計算晶粒大小及微觀應變 .39角度補正曲線的制作 .44計算點陣常數 .46計算已知結構的衍射譜 .48晶面指數化 .49計算殘余應力 .52多譜顯示 .56多譜擬合 .58計算 RIR.61你來

2、提問我來答 .62Jade 的功能Jade 的功能Jade 是一個 32位 Windows 程序, 用于處理 X 射線衍射數據。 除基本的如顯示圖譜、 打印圖 譜、數據平滑等功能外, 主要功能 有:物相檢索 通過建立 PDF 文件索引, Jade 具有優秀的物相檢索界面和強大的檢索功能 圖譜擬合 可以按照不同的峰形函數對單峰或全譜擬合, 擬合過程是 結構精修、 晶粒大小、 微觀應變、殘余應力計算 等功能的必要步驟結構精修 對樣品中單個相的結構精修, 完成點陣常數的精確計算。 對于多相樣品, 可以 一個相一個相地依次精修晶粒大小和微觀應變 計算當晶粒尺寸小于 100nm 時的晶粒大小,如果樣品中

3、存在微觀 應變,同樣可以計算出來殘余應力 殘余應力計算功能作為一個特殊附件,某些版本的 Jade 中可能不包含,但是, 可以自己計算物相定量 這也是一個附加功能,一般版本都不包含,也可以通過自己計算進入 Jade進入 Jade下面是一個簡單的例子,讓我們開始 Jade 的工作:1 在開始菜單或桌面上找到“ MDI Jade”圖標,雙擊,一個簡單的啟動頁面過后,就進入到 Jade 的主窗口。2 選擇菜單“ File | Patterns.”打開一個讀入文件的對話框。 在文件名上雙擊,這個文件就被“讀入”到主窗口并顯示出來。如果 Jade 尚未建立 PDF 卡片索引,就不能做很多工作 ,在做分析之

4、前要建立 PDF 的索引 文件。如果 Jade 是安裝好了的而且使用過,那么,你進入 Jade 時會顯示最近一次關閉 Jade 前窗口中顯示的文件。如果安裝好 Jade 后還沒有使用過,可能會自動打開一個“ .MDI ”格 式的文件。Jade 的另一種進入方式是在 Windows 的 “我的電腦” 窗口, 雙擊一個 “ .Raw ” (X 射線衍射譜二進制格式數據文件 , 也會進入 Jade ,并將該文件讀入。使用這種方式時,必須是建立了文件關聯。如果所選文件 并未與 Jade 建立關聯 , 有時會出現意想不到的結果。例如,電腦里安裝了 AutoCAD ,計算機 可能會將衍射數據文件當作 CA

5、D 文件讀入到 CAD 的窗口里去。這是正常的。因為你事先 沒有建立這種文件的正確關聯。你可以選擇彈出菜單的“ 打開方式 ” ,然后在文件夾下選擇 MDI Jade來打開,以后就可以了。進入 Jade 時可能還會要求選擇一個用戶名,你可以單擊“ Select ”或“ Close ”來關閉。PDF 卡片索引的建立PDF 卡片索引的建立在你使用 JADE 開始如物相檢索等工作之前,你需要有一張 PDF2卡片光盤,并將光盤建立 索引。目前見到的最新版 PDF2為 2004年版,共有 1-54組(ICDD 收集的卡片 、 65組(通過晶 體結構計算出來的卡片 、 70-89組卡片(引用晶體學數據庫的卡

6、片 。實際上 PDF2-2003版 除沒有第 54組外,其它都差不多,刻意追求哪個版本沒有太多的意義。如果你的 PDF2光 盤上沒有你研究的物相,也許更新版的一樣沒有。 如果你的 Jade 版本是 5.0,建議使用 PDF2-2003版,如果是 6.0,則建議使用 PDF2-2004版。因為一個軟件版本是與相應年份的 PDF 卡片數據庫相匹配的,一個低版本軟件中使用高版本的卡片庫,不但不能增加卡片的 數量反而會使某些卡片無法建立索引。下面介紹建立 PDF 卡片索引的方法(1將 PDF 光盤內容復制到一個容量較大的硬盤分區上 (使用起來會方便得多 。在這里 我們實際上要用到的是 PDF2.dat

7、 這個文件,因此,不需要使用 PDF2光盤上的安裝程序來 安裝,只需要復制就 OK 了。(2選擇菜單 PDF-Setup 命令 ,見到索引窗口: PDF2.dat 文件所 在 位 置 , 按 下 Browse 可查找要建立的 PDF2索引所在位置, 不需要更改開始建立索引(3輸入 PDF2光盤中 PDF2.DAT 文件所在位置 (已復制到硬盤上 ,不要使用 Find 命令 讓系統去搜索,可以使用 BROWSE 命令自己去查找。(4選擇需要建立索引的 PDF2子庫 , PDF2中共有 26萬多張卡片,這些卡片按類保存在 不同的子庫中,最簡單的辦法就是“ Select All” ,因為 JADE

8、建立的只是索引,而不是完全 復制,所以即使你選擇了全部,也多占不了多少硬盤空間。(5 Go ,開始建立索引 ,建立索引需要大約 10分鐘的時間,這期間你可以做其它的事。 說明:上圖是 JADE5的界面, JADE6的界面有一點不同,也沒有關系。讀入文件1 顯示“讀入文件”對話框菜單“ File | Patterns.”打開一個讀入文件的對話框。工具“ ”具有同樣的功能: 菜單“ File|Thumbnail ”則以另一種方式顯示這個對話框: 還有其它方式讀入文件,在“ File ”菜單或工具欄中。2 讀入文件的參數設置(1選擇文件(儀器類型格式。Jade 可讀取的數據類型很多,如:MDI AS

9、CII Pattern Files(*.mdi JADE的默認數據格式,也是一種通用的純文本格式,被很 多其它軟件所使用。第一次進入 JADE ,所見到的就是這種文件,另外, JADE 也附帶了很 多這種類型的文件作為學習的實例,這些文件保存在 JADEdemofiles文件夾下。初學者最 好試試這些文件的物相分析,它們的數據非常標準,很容易檢索出物相來。RINT-2000 Binary pattern files(*,raw 日本理學儀器數據二進制格式。Jade import ascii pattern files(*.TXT 通用文本格式, 這種格式的文件可由 Jade 產生, 也 可讀入

10、到 Jade 中。如果不知道文件類型,或者不愿意選擇文件類型,可選文件類型為 “ *.*” 。(2選擇文件存貯路徑操作方式與 Windows 其它應用軟件相同。3 文件的讀入方式文件的讀入方式有兩種,一種是讀入,另一種是添加。(1 Read :讀入單個文件或同時讀入多個選中的文件。讀入時,原來顯示在主窗口中的圖 譜被清除;(2 Add :增加文件顯示。如果主窗口中已顯示了一個或多個譜,為了不被新添加的文件 清除,使用增加的方式讀入文件。在做多譜線對比時,用這種方式。如果需要有序地排列多個譜,建議一個一個地 Add 譜 ,這在后面的圖譜排列中一直有序, 否則, Jade 按默認的方式排列譜。下圖

11、是一個同時顯示多個圖譜的例子:固溶態時效態上圖顯示了某種 Al 合金樣品不同熱處理態的物相檢索圖譜 , 用以比較不同狀態樣品的物相組 成。設置文本文件格式你的 XRD 數據來源可能不在 Jade 所預設的類型之內,比如,國內普析通用公司生產的 XD 型衍射儀數據(他們的數據可以直接保存為 TXT 文件和丹東生產的衍射儀數據(他們的 數據可以保存為 EXCEL 能打開的文本文件 , 這些純文本格式的文件往往是我們很喜歡的格 式 , 因為它們很容易被其它軟件如 Origin 讀入以繪制高級期刊所要求的矢量圖。這時,就需 要通過數據文件的 “格式轉換” , 先將數據文件轉換成純文本格式的 TXT 文

12、件, 然后再讀入 到 Jade 中來。文本格式的圖譜文件總是受到人們的歡迎, 而使用上可能被某個小問題卡住了, 因此, 這里 以實例來介紹文本格式文件的設置問題。如果你的文本格式設置不對,可能的情況有兩種:一是根本不能讀入,顯示一個錯誤提示 : 這里提示你的數據文件的“開始角”都不對。第二種情況是讀入的角度不對 。對于后一種情況是特別要注意的,因為各人使用的 Jade 設置不同,可能導致結果完全不同。 實際上, JADE 法: 選擇菜單 File-Save-Setup Ascii Export 這里有幾個關鍵的問題需要解決:ID :這是樣品信息部分。 一般將數據文件的第一行空出來,保存樣品的

13、ID 信息備查。這個 部分可以占用一整行。這里,我們設置的是樣品 ID 信息占用第一行(在前面加上了對號表 示有此項設置 ,信息從第一列開始寫(Char# ,最長 80個字符(Width 。其它無用的信息我們不加入文件中 ,因此,接下來的這些行都是灰色的(未加對號 。 文件擴展名 (TXT :我們一般使用 TXT 作為純文本文件的擴展名, 當然也可以用其它的擴 展名,比如“ DAT ” 。角度和強度數據開始行(Data start at L#/Keyword :正式的角度和強度數據從第幾行開始 或以某個關鍵字標志開始,在這里,因為第 1行被占用,所以,從第 2行開始。每行數據點個數 (data

14、 point per line= :這里我們選擇每行一個數據點 (包括角度和強度數 據 。如果需要,你也可以設置為一行幾個數據點的數據,不過,這些數據要以某種方式對 齊,操作起來可能麻煩一些。 建議按每行 1個數據點排列數據最為簡單 。Char# &Width:強度數據的開始列數和寬度。這里我們設置為 10和 8。 表示強度數據從一 行的第 10列開始寫,最多 8個字符(千萬級 。強度是不帶小數的。因此,使用 8位數完全 夠了。如果愿意,你可以設置得更寬一些。注意:文中可能會多次混用“列”和“字符” 。一個英文字符占用一行中的 1列。角度數據(Angle column :首先,要在它前面加上對

15、號,表示文件中包括角度數據。然后 填上 1和 8,表示角度數據是從第 1列開始寫的,最長 8個字符。角度都有兩位小數,這樣 就可以有 5位整數。實際上占不了這么多,最多只可能用到 6個字符 (3位整數, 2位小數, 一個小數點 。 之所以設置為最長 8個字符, 是為了在角度和強度數據之間至少有 4個空格。 如果你不愿意這么設也是可以的,但要計算好位數,不能太少了,否則,在寫數據時由于重 復占位而使數據出現錯誤。數據的對齊方式:這是不需要設置的, 但要提醒的是, 通過上面的設置, 數據是按左對齊的。 角度和強度數據之間的空位處理(column delimiter :這里設置為 none 。實際上

16、是空格。 我不喜歡使用 Tab 來分隔數據。 因為一般軟件都使用空格來分隔數據。 如果你愿意使用其它 符號來分隔,也未嘗不可。要設置的就這么多。不過,這個對話框有兩頁(import 和(export ,前者表示外來數據讀 入 Jade 時用的格式, 后者則是在 Jade 中使用 “ File-Save-Save pattern as TXT” 這個命令來保 存數據文件時使用的格式。兩頁都要設置。建議兩頁設置完全相同,否則, Jade 保存的數據 下次用 Jade 會打不開。這樣做完之后,按下 “ Save ” ,保存設置 。這是最簡單的格式設置,也是最實用的。在這個手冊原來的版本中我寫了好多種

17、設置方案, 但是,今天我覺得應當把它們刪除掉。以后,你還會發現,這個窗口中的 “Browse” 這個按鈕,利用它可以自動設置,但是,對于一 個初學者可能不是很容易的事情。這里不得不提一下的是,如果手上有某種衍射儀產生的數據,如何變成 Jade 所設置的那樣 的文件呢?這不是 Jade 的問題,這里不詳談。只有幾點建議:(1 利用本身的功能。每一種衍射儀都有自己的處理軟件,它們可以將原始數據轉換成 “純文本”文件。(2 找到一個象 “Conver” 這樣的小軟件來轉換。(3 利用 EXCEL 這樣的軟件也可以變換格式。Jade 的基本功能操作當你建立了 PDF2索引, 并且有了自己的數據以后,

18、你就應當花點時間來熟悉一下程序的基本功能和程序界面了。File 菜單 在這一菜單中, 主要命令包括讀入數據文件的兩種方式Patterns 和 Thumbnail 。另一個特別有用的命令是 Save 。這個命令具有下級菜單,其中主要的有:Save-Primary Pattern as *.txt:將當前窗口中顯示的圖 譜 數 據 以文 本 格 式 (*.txt 保存,以方便用其它作圖軟件如 Origin 作圖和作其它處理。注意:(1該命令保存的是窗口中顯示的圖譜,如果窗口中顯示的是某一個圖譜的一部分,那么,保存的只有那么一部分。 保存前注意設置顯示為 Full Range(View菜單 。(2如

19、果保存前作過平滑處理(smooth , 則保存的數據為平滑后的數據而非原始數據。 Save-Setup Ascii Export:這個命令的作用是設置 Jade 保存數據的格式(Export 和讀入數 據的格式(Import 。這個命令打開一個設置對話框。在前一節已作過詳細介紹。Save-Save current work as *.SAV:這個功能非常重要。 它的作用是將當前工作保存為一個文 件。什么是當前工作呢?就是你對數據文件所做過的分析。比如,你分析完一個樣品的物 相后,你可以保存下來,哪天你覺得不對頭,需要重新分析,但又不想一切從頭開始,希 望以上次的分析為基礎,需要調用以前做過的分

20、析,這時候就特別顯得這個功能有用了。Edit 菜單在這個菜單中,主要有用的命令是 Preferences ,所以這里沒有列出其它命令。如菜單中有三個 Copy 命令,其中兩個是復制當前窗口中的圖象,可以在“打印預覽”窗口中完成;另一個 是復制數據到剪貼板,這時,可以新建一個文本文件,將數據點復制到文本文件中,這個功 能被 Files- Save-Primary Pattern as *.txt 取代。操作更簡單。Preferences 命令打開一個對話框,在這里可以設置 顯示、儀器、報告和個性化的參數 。 這里特別要提一下的是關于儀器半高寬曲線的設置, 在計算晶粒尺寸和微觀應變時都要用到 一個

21、參數,即儀器固有的半高寬。 Jade 的做法是測量一個無應變和無晶粒細化的標準樣品, 繪出它的“ 半高寬 -衍射角 ”曲線,保存下來,以后在計算晶粒尺寸時,軟件自動扣除儀器 寬度。關于半高寬曲線的作法,在“ 儀器半高寬補正曲線 ”一節作詳細介紹。這個參數設置對話框是非常重要的, 程序的大部分參數都在這里設置。 如果改動其中的參數, 可能導致數據分析的結果不正確。這里介紹兩個非常重要的設置:Display-Keep PDF overlays for New Pattern File:保存前一圖譜的物相檢索結果到下一個打開的文件窗口。可減少同批樣品物相檢索的工作量。Report-Estimate

22、Crystallite Size from FWHM Values: 在劃峰(計算峰面積 時顯示晶粒尺 寸。 這里只說了兩個有用的參數, 建議你熟悉每個對號后面的參數的作用。 盡量多花點時間來熟 悉它們。比如,使用 TXT 文件時,一般不包含波長數據。如果你使用了其它的靶而不是銅 靶,就應當進入這里來修改儀器(instrument 的參數了。而每一臺衍射儀的固有半高寬都 是與角度相關聯的,是角度的函數而不是象上圖中顯示的那樣(Constant FWHM, 不隨角度 變化的常數半高寬 。這些都是需要自己來修改的。PDF 菜單PDF-Setup 命令:這個命令的作用是導入 ICDD PDF卡片索引

23、。在擁有一個 MDI Jade軟件 的同時,你必須擁有一套 ICDD PDF卡片庫。在 Jade 作物相檢索前,必須導入 ICDD PDF卡片索引。這個命令打開 PDF-Setup 對話框,建立 PDF 卡片索引。這在前面已經介紹了。Options 菜單這個菜單中主要的功能有:Cell Refinement:晶胞晶修,即點陣常數精確測量。在“計算點陣常數”一節中有詳細介紹。 Calculate Stress:殘余應力測量,在“殘余應力”一節詳細介紹。View 菜單這個菜單中主要有 Zoom window-Full Range和 Zoom Windows-Display Range命令,前者 設

24、置 Zoom 窗口顯示全譜,后者設置該窗口中的顯示范圍。另外,還有窗口顏色設置,比較 簡單,就不詳細說明了。Report 菜單這個菜單的作用是 顯示 /打印 /保存各種處理后的報告 ,如尋峰報告,物相檢索報告,峰形擬 合報告, 晶粒尺寸和微觀應變計算報告等等。 這些報告既可以打印出來, 也可以保存為文件, 有些報告保存格式為 純文本文件 , 但有的報告以其它格式保存。 報告統一以樣品名作為文件名,但不同報告文件的擴展名不同。常用工具欄和手動工具欄把菜單下面顯示在窗口中的工具欄稱為 常用工具欄 , 而一個懸掛式的菜單, 作為常用工具欄 的輔助工具欄稱為 手動工具欄 。常用工具欄中的按鈕及其作用:

25、 手動工具欄中的按鈕及其作用: Jade 菜單下面的工具欄稱為 常用工具欄 ,另一個懸掛式工具欄稱為手動工具欄 或輔助工具 欄,它是常用工具欄的補充或手動方式。常常要結合起來使用。打開文件 :打開圖譜文件,顯示在當前窗口中,如果以 Read 方式讀入,新圖譜替換窗口中 原有圖譜,如果以 Add 方式讀入,新圖譜與舊圖譜同時顯示在窗口中,實現多譜顯示。 打印 /預覽 :鼠標左鍵點擊,直接打印當前窗口中的圖譜, 右鍵點擊,則顯示“預覽”窗口 。 關于預覽,在“ 打印預覽 ”一節作專門介紹。尋峰 :自動標記衍射峰位置、強度、高度等數據。尋峰后,常常有誤標,需要用手動尋峰方 式來刪除或添加峰標記。 鼠

26、標左鍵點擊某處, 增加一個標記, 右鍵則刪除一個標記。 尋峰后, 可查看尋峰報告(Report-Peak search peport 。尋峰功能在“尋峰”一節有專門介紹。 圖譜平滑 :測量的曲線一般都因“噪聲”而使曲線不光滑,在有些處理后也會出現這種情況,需要將 曲線變得光滑一些,數據平滑的原理是將連續多個數據點求和后取平均值來作為數據點的新值, 因此,每平滑一次,數據就會失真一次。一般采用 9-15點平滑為好 , 而且不要多次平滑。如果用鼠標右鍵點擊平滑按鈕,就會打開平滑參數設置對話框。 可選擇二次函數擬合或四次函數擬合。一般使用二次函數(拋物線擬合。扣除背景 :背景是由于樣品熒光等多種因素

27、引起的,在有些處理前需要作背景扣除,單擊“ BG ”一次,顯示一條背景線,如果需要調整背景線的位置,可以用手動工具欄中的“ BE ”按鈕來調整 背景線的位置,調整好以后,再次單擊“ BG ”按鈕,背景線以下的面積將被扣除。扣除背景的工作經常會加入許多人為因素, 也許會導致數據的失真。 習慣上, 在物相檢索這 樣的處理前一般不用扣除背景。扣除背景時,可同時扣除 K 2,扣除 K 2以后,數據也會失真,而且在每個峰的右邊會留 下一個峰尾巴。因此,除非是一定要扣除它們,否則,還是不扣除的好。在一些操作中,如 擬合操作,系統會自動扣除這些因素的影響。 如果鼠標右鍵單擊“ BG ”按鈕,彈出背景線扣除方

28、式設置對話框。 在此可選擇背景線的線形,線形一般選擇 Cubic Spline。 在此還可設置是否扣除 K 2的成分(StripK-alpha2-Ka1/Ka2 Ratio 2.0 , 如果選擇了該項,在扣除背景的同時扣除了 K 2的成分。Strip K-alpha2-Ka1/Ka2 Ratio 2.0:一般 X 射線衍射都是使用 K 系輻射, K 系輻射中包括了兩小系,即 K 和 K 輻射,由于二者的波長相差較大, K 輻射一般通過“ 石墨晶體單色器 ”或“ 濾波片 ”被儀器濾掉了,接收到的只有 K 輻射。 但是, K 輻射中又包括兩種波長差很小的 K 1和 K 2輻射, 它們的強度比一般情

29、況下剛好是 2/1。 可以通過扣 除背景的功能同時扣除掉 K 2。計算峰面積(畫峰:Paint peak :選擇計算峰面積的按鈕,然后在峰的下面選擇適當背景 位置畫一橫線, 所畫橫線和峰曲線所組成的部分的面積被顯示出來, 這一功能同時顯示了峰 位、 峰高、 半高寬和晶粒尺寸 (需要在 Edit- Preferences命令中設置:Report-Estimate Crystallite Size from FWHM Values等數據。畫峰時,注意要適當選擇好背景位置,一般以兩邊與背 景線能平滑相接為宜。這個功能的結果直接顯示在屏幕上,也可以通過 Report 菜單保存下來。結果顯示比較直觀,

30、但是,人為因素很大,建議在需要計算峰面積等數據時,可以選擇尋峰和峰擬合命令。劃 線 時 與 背 景線 平 滑直接 顯 示 晶 粒尺寸, 單 位 為 A 。 選 擇 適 當 位 置 中止。刪除峰 :在設備用久了以后,或者因為偶然的原因,在圖譜中會出現 異常的、很窄的 峰,它 們根本不是樣品的峰,需要刪除掉,此時可以用刪除峰的功能,選擇該按鈕后,在峰下的背 景線位置劃線,峰被刪除。為了科學研究的嚴肅性,請不要隨意使用此功能。峰形擬合 :衍射峰一般都可以用一種“ 鐘罩函數 ”來表示,擬合的意義就是把測量的衍射曲 線表示為一種函數形式。在作“點陣常數精確測量” 、 “晶粒尺寸和微觀應變測量”和“殘余

31、應力測量”等工作前都要經過“ 扣背景”圖形擬合 ”的步驟。常用工具欄中的擬合命令 將全譜擬合,但有時因為窗口中峰太多,計算受阻而不能進行,此時,需要用到手工擬合按 鈕。擬合方法在“ 擬合 ”一節作詳細介紹。手工擬合 :有選擇性地擬合一個或選定的幾個峰, 其它未被選定的峰不作處理。 單擊此按鈕, 在需要擬合的峰上單擊,作出選定,依次選定所有需要擬合的峰后,再次單擊此按鈕,開始 擬合。如果要取消一個峰的擬合,在該峰上用鼠標右鍵單擊。擬合誤差 :擬合時,窗口中出現一條紅線,紅線的波動表示誤差的大小和出現誤差的位置, 誤差的數值用 R 表示,一般情況下,擬合誤差需要小于 9%。物相檢索 :鼠標單擊此按

32、鈕,開始檢索樣品中的物相,一般鼠標右鍵單擊此按鈕,出現一個 對話框,對檢索參數進行設置,物相檢索在“ 物相檢索 ”一節中作詳細介紹。PDF 卡片查找 :操作方法與 S/M查似,只是不對圖譜進行比較,而是顯示滿足檢索條件的 全部物相列表。其它彈出菜單:當用鼠標右鍵點擊放大窗口的空白位置時, 會彈出菜單, 有三種菜單可能彈 出,其中有一個是刪除菜單,是 最有用 的,可以刪除部分圖層。PDF 卡片索引的建立基本顯示操作在放大窗口右下角有一組豎列的按鈕,它們的作用如圖如示: 要注意,在 Jade 中,鼠標左鍵和右鍵的功能是不同的,左鍵一般指按先前已設置好的條件 執行某種操作,右鍵則打開一個對話框,進行

33、條件設置,然后再執行操作。但是,在這里, 左鍵和右鍵的功能是相反的 功能。在尋峰或物相檢索完成后,在屏幕的右下角有一橫排按鈕,它們的主要功能如圖所示: 除了這些按鈕外, 還會隨著處理工作的進行出現不同的按鈕組, 在專門的節中作專門的介紹。物相檢索物相檢索也就是“物相定性分析” 。它的基本原理是基于以下三條原則:(1任何一種物相 都有其 特征 的衍射譜; (2任何兩種物相的衍射譜 不可能完全相同 ; (3多相樣品的衍射峰 是各物相的 簡單疊加 。因此,通過實驗測量或理論計算,建立一個“ 已知物相的卡片庫 ” , 將所測樣品的圖譜與 PDF 卡片庫中的“ 標準卡片 ”一一對照,就能檢索出樣品中的全

34、部物 相。物相檢索的步驟包括:(1給出檢索條件 :包括檢索子庫(有機還是無機、礦物還是金屬等等 、樣品中可能存在 的元素等;(2計算機按照給定的檢索條件進行檢索 ,將最可能存在的前 100種物相列出一個表;(3從列表中檢定出一定存在的物相(人工完成 。一般來說, 判斷一個相是否存在有三個條件:(1 標準卡片中的峰位與測量峰的峰位是否匹 配 。 換句話說, 一般情況下標準卡片中出現的峰的位置, 樣品譜中必須有相應的峰與之對應, 即使三條強線對應得非常好, 但有另一條較強線位置明顯沒有出現衍射峰, 也不能確定存在 該相。除非能確定樣品存在明顯的擇優取向,此時需要另外考慮擇優取向問題; (2標準卡

35、片的峰強比與樣品峰的峰強比要大致相同 。 例外的情況, 如加工態的金屬塊狀樣品, 由于擇 優取向存在,導致峰強比不一致,因此,峰強比僅可作參考; (3檢索出來的物相包含的元 素在樣品中必須存在 。如果檢索出一個 FeO 相,但樣品中根本不可能存在 Fe 元素,則即使 其它條件完全吻合,也不能確定樣品中存在該相,此時可考慮樣品中存在與 FeO 晶體結構 大體相同的某相。對于無機材料和粘土礦物,一般參考“特征峰”來確定物相,而不要求全 部峰的對應,因為一種粘土礦物中可能包含的元素也可能不同。Jade 的物相檢索方法1 大海撈針法(1打開一個圖譜,不作任何處理,鼠標右鍵點擊“ S/M”按鈕,打開檢索

36、條件設置對話 框,去掉“ Use chemistry filter”選項的對號,同時選擇多種 PDF 子庫,檢索對象選擇為主 相(S/M Focus on Major Phases再點擊“ OK ”按鈕,進入“ Search/Match Display”窗口。 “ Search/Match Display”窗口分為三塊,最上面是 全譜顯示窗口 ,可以觀察全部 PDF 卡片 的衍射線與測量譜的匹配情況, 中間是放大窗口 , 可觀察局部匹配的細節, 通過 窗口右邊 的 按鈕可調整放大窗口的顯示范圍和放大比例, 以便觀察得更加清楚。 窗口的最下面是 檢索列 表 ,從上至下列出最可能的 100種物相,

37、一般 按“ FOM ”由小到大的順序排列, FOM 是匹 配率的倒數。數值越小,表示匹配性越高 。在這個窗口中,鼠標所指的 PDF 卡片行顯示的標準譜線是 藍色 ,已選定物相的標準譜線為 其它顏色,會自動更換顏色,以保證 當前所指物相譜線的顏色一定為藍色 。在列表右邊的按鈕中, 上下雙向箭頭用來調整標準線的高度, 左右雙向箭頭則可調整標準線 的左右位置, 這個功能在固溶體合金的物相分析中很有用, 因為固溶體的晶胞參數與標準卡 片的譜線對比總有 偏移 (固為固溶原子的半徑與溶質原子半徑不同, 造成晶格畸變, 晶胞參 數變化 。物相檢定完成,關閉這個窗口返回到主窗口中。大海撈針式檢索的特點:(1

38、一般可檢測出主要的物相。(2 在對樣品無任何已知信息的情況下可用。(3 在考慮樣品受到污染、反應不完全的情況可試用。(4 不可能檢索出全部物相。(5 檢索出來的物相可能與實際存在的物相偏差較大。需要其它實驗作進一步證實。 2 限定條件的檢索法限定條件主要指三個方面:(1 限定 PDF 卡片的子庫。即只在某些子數據庫中尋找物相。最常見的是對礦物樣品的 物相檢索,因為礦物樣品都是來自于自然,很多“ Inorganics(無機物,包含自然礦物 和人工合成無機物 ”中的復雜物相不可能在自然界中存在。此時只需要選擇兩個子 庫“ Mineral ”和“ ICSD Minerals”兩個子庫。如果可能是人工

39、合成礦物,則應加上 “ Inorganics ”和“ ICSD Pattern”兩個子庫。如果是金屬合金樣品,則還應當加上 “ Metals ”庫。(2 限定檢索的焦點。 “ Search Foucs on Major /Minor/Trace /Zoom window/Painted ” 。這 里共有 5種選擇,它們分別表示檢索時主要著眼于“主要相 /次要相 /微量相 /全譜檢 索 /選定的某個峰” 。(3 限定條件最主要的是限定樣品中存在的 “元素” 或化學成分。 在 “ Use chemistry filter” 選項前加上對號,進入到一個元素周期表對話框。限定條件的目的是縮小程序的搜索

40、范圍, 從而增大檢索結果的可靠性。 不同的限定條件, 程 序可能會檢出不同的物相列表。因此,當某些峰 /某個峰的物相檢索不出來時,不妨試試這 些條件的改變。其它的限定條件還有“ 錯誤窗口大小 ” ,也是值得熟練的檢索者注意的。樣品成份的限定在化學元素選定時,有三種選擇,即“ 不可能 ” 、 “ Possible (可能 ”和“ Required elements (一 定存在 ” 。“不可能”就是不存在,也就是不選該元素。“可能” 就是被檢索的物相中可能存在該元素, 也可以不存在該元素。 如選擇了三個元素 “ Li 、 Mn 、 O ”三種元素都為“可能” ,則在這三種元素的任意組合中去檢索。

41、“一定存在”表示了被檢索的物相中一定存在該元素。如選定了“ Fe ”為“一定存在” ,而 “ O ”為可能,則檢索對象為單質鐵和鐵的全部氧化物相。“可能”的標記為藍色, “一定存在”的標記為綠色。有些情況下,雖然材料中不含非金屬元素 O 、 Cl 等元素,但由于樣品制備過程中可能被氧 化或氯化,在多種嘗試后尚不能確定物相的情況下,應當考慮加入這些元素,嘗試金屬鹽、 酸、堿的存在。 將樣品中可能存在的元素全部輸入,點擊“ OK ” ,返回到前一對話框界面。其它下面的操作 就完全相同了。特點:(1 此方法縮小了程序的搜索范圍,限定條件越嚴格,檢索出來的物相可能越正確。(2 限定元素時,原則上一次限

42、定的元素不超過 4個。當然,對于礦物樣品例外。(3 此方法一般能將剩余相都檢索出來。如果檢索尚未全部完成,即還有多余的衍射線 未檢定出相應的相來,可逐步減少元素個數,重復上面的步驟,或按某些元素的組 合,嘗試一些化合物的存在。如某樣品中可能存在 Al,Sn,O,Ag 等元素,可嘗是否存 在 Sn-O 化合物,此時元素限定為 Sn 和 O ,暫時去掉其它元素。(4 反復改變限定條件,程序會給出不同的檢索結果。3 單峰搜索法經過前兩種方法也許還有個別的峰沒有檢出匹配的物相,此時就可以用這個方法了。在教材上有 “ 三強線 ” 檢索法, 即根據 (剩余的 三條強線的 d 值來檢索物相。 在 PCPDF

43、Win 這樣的程序里也有類似的方法。 Jade 可以使用 單峰搜索或雙峰搜索或三峰搜索。單峰搜索 即指定一個未被檢索出的峰(的范圍 ,在 PDF 卡片庫中搜索在此處(范圍內出現衍射峰 的物相列表,然后從列表中檢出物相。方法如下:在主窗口中選擇“ 計算峰面積 ”按鈕(Peak Paint ,在峰下劃出一條底線(并不 需要平,或以是斜線 ,該峰被指定,鼠標右鍵點擊“ S/M” ,此時,檢索對象變為灰色不可 調(Jade 5中顯示為“ Painted Peaks” 。此時,你可以限定元素或不限定元素,軟件會列出 在此峰位置出現衍射峰的標準卡片列表。其它操作則無別樣。特點:(1 單峰搜索法也是一種限定

44、條件的檢索方法,它限定了在某衍射角范圍內出現衍射峰 的物相。(2 如果可以肯定某兩個或三個峰應當是同一物相的峰, 則可同時選擇幾個峰進行檢索。(3 也許這是物相檢索時最后的一招。也許是最后成功的檢索方法。應當指出,正確地全面地檢索物相不但需要熟練地掌握 Jade 物相檢索的方法和技巧,而且, 更重要的是需要研究課題方面的專業知識。除此以外,還要不厭其煩地反復嘗試各種可能。 在物相檢索不能完成時,不應當責怪軟件的無能,應當先去查閱相關的文獻。另外,雖然 PDF 卡片每年都有更新,目前已超過 260000張卡片,但并不是每個物相都一定能從卡片庫 中找到。這時應當考慮是否有新的物相產生,或者是檢索中

45、存在錯誤的確認。如果你想知道你為什么不能檢索出正確的物相來, 請參考我在儀器論壇中寫的一個帖子 “我 為什么檢索不出物相物相檢索的關鍵技術” 。物相檢索結果的輸出物相檢索結果包含的內容可以很多,也可以很少。如果只是想調查有哪些相, 保存一張圖片 就可以了。1 保存結果為圖片文件(bmp/JPG檢索完成后,鼠標右鍵點擊常用工具欄中的“打印機”按鈕,轉到“打印預覽”窗口,可保 存 /復制 /打印 /編輯檢索結果。(如果發現程序中的打印機圖標是灰色的,說明你的電腦上沒有安裝打印機。你可以退出 Jade ,在 Windows 的控制面板里安裝一個合適的打印機驅動程序,并不需要打印機存在。 樣品測量譜線

46、PDF 標準譜線上圖就是在程序的主窗口中鼠標右鍵點擊打印機圖標出現的 “打印預覽” 結果。 關于打印預 覽,后面將有詳細講述。(2物相的鑒定報告Jade 提供一個“相鑒定報告” 。選擇菜單“ Report-Phase ID Report” ,就能顯示和編輯這個報 告。 這個報告可同時包括其它報告, 報告內容偏長, 而且不能保存為電子文件。 如果不是特殊需要,建議通過其它報告來替代。(3文本格式的數據如果需要每個峰的角度、強度、半高寬、對應的物相等數據,則可以通過菜單“ Report Peak ID ” 命令來查看、 保存和打印。 這樣的報告保存的是純文本內容。 當然不能保存圖片。 (4保存檢索

47、過程前面提到一個命令:File-Save-Save current work as *.SAV 。這個命令保存的內容包括兩個方 面,一是檢索出來的物相列表,文件擴展名為“ .PDF ” 。這實際上是一個文本文件,保存下 來供以后了解樣品中存在哪些物相。 另一個內容就是主窗口的圖象。 雖然是圖象, 但不是一 張簡單的圖片, 保存下來供以后復原當前的檢索狀況。 舉個簡單的例子, 有一個樣品你今天 分析出來存在 3個相, 但還有其它峰沒有檢索出物相來, 但又到了吃飯的時候了 (在學校里 按時到食堂吃飯非常重要 ,你可以把“當前的工作”保存下來,等你吃飽了以后再來接著 分析(而不是重新從頭開始 。下在

48、是一個物相檢索的例子。 樣品來自于某鐵路路基。 樣品中包含有 6個相。 如果不給定元 素限制,結果會是多種多樣的。因此,在做 XRD 之前,應當先做熒光或能譜分析,大致了 解樣品中包含哪些元素及其大致含量。S/M的過程大致是:先不限定任何條件, 讓 JADE 自動檢索, 可以檢索出大部分物相。 當然, 在這些檢出物相中要有所選擇。選擇的依據就是化學成分。然后,進行單峰檢索。選擇一個較強的還沒有被檢索出來的。檢索,在檢索列表中選擇可能 存在的物相。退出檢索界面,重復這個步驟,直至每個峰都有物相的譜線與之對應。根據能譜分析結果,以及地域域特征,最后結出結果。之所以把這個例子列出來,就是想告訴大家一

49、個事實, S/M功能遠不是按下“ S/M”這個鍵 那么簡單。 除了會按這個鍵之外, 還需要相應的專業知識、 樣品狀態、 化學組成甚至于相圖。 事實上,如果樣品存在固溶,那么還需要考慮峰位的偏移。 某粘土礦物樣品的物相分析。縱坐標使用了 Log 函數,目的是為了讓低峰更明顯一些。圖 中,蒙脫石的峰非常不明顯,但放大了看,在 Jade 的窗口中是可以看得很清楚的。雖然,我花了幾個晚上的時間來寫這一段,但是,我相信,你看完了以后還會是一頭霧水, 完了,我只給你兩個字“實踐” 。PDF 卡片查找有時, 我們的目的不是要從某樣品中檢索出物相, 而是要查找某一張卡片。 用到光盤檢索功 能。輸入卡片號如果知

50、道卡片號,直接在“光盤”右邊的文本欄中輸入卡片號,如 31-785,然后,按回車 鍵,在全譜窗口和放大窗口的間隔條上有一個 PDF 卡片列表組合框,輸入的卡片在下框中 被加入。點擊卡片張數(圖中顯示為 8 ,可打開 PDF 卡片列表來查看。 已檢索到的物相卡片下拉列表 已檢索到的物相卡片張數,單擊此數字,可 打開 PDF 卡片列表已檢索到的卡片列表: 在物相卡片行上雙擊,打開一張 PDF 卡片顯示: 按成分查找如果需要查找某種化合物,如氧化鐵,則鼠標右鍵點擊“ 光盤 ” ,出現元素周期表,選定 Fe 和 O 為“一定存在” ,再單擊“ OK ”出現一個列表,顯示了所有 Fe-O 化合物的物相。 應當指出,這種操作也是物相檢索的一種方法。而且,這個命令在主窗口中可用,在物相檢 索列表窗口同樣可用。這里還有一個細節問題,就是在元素周期表界面上有一個“ PDF 卡片子庫的選擇” ,上面的 列表是選