晶体结构确诊技术-XRD精修

设备型号

GSAS/GSASII/TOPAS/Fullprof

样品准备须知！！！

亲爱的同学您好！请您仔细阅读以下条款，有问题及时和工作人员联系确认，下单即表示同意以下条款！！

1、XRD精修是基于已获得的XRD测试数据和XRD精修原则，我们尊重事实，提供合理的数据处理结果，保证数据处理的合理性、真实性，但是不一定与您的预期完全一致，请理性对待。

2、XRD精修内容不包括文字解读精修结果，不包括文章内容撰写，我司可协助指正修改，协助回复审稿意见。

3、精修数据强度要求：提供谱图源文件（raw/txt/asc/xrdml等常见格式），主峰（最强峰）10000counts左右，次强峰3000counts左右，信噪比大于8。测试终止角度至少90°。如达不到要求需重新寄样测试。若数据信噪比低，精修结果误差较大，强行精修须有自己提供的文献支撑，否则后果自负！

4、在铄思百做的数据分析，我们可以协助回复该部分的审稿意见。

5、数据分析及解释仅针对于本次数据分析，其他问题请自行查阅相关资料。

6、多相材料默认全部精修，精修部分物相会造成指标偏高，强行精修后果自负！

7、三维球棍模型图的配色和原子大小比例按照默认的给出，有特殊要求请提前说明，否则后果自负！

8、精修结构我们可提供大致的精修流程和精修方法，无法提供详细的精修过程和详细的参数设置情况，请谅解！

9、不需要寄送样品的最后样品寄送处选择自己送样。

10、结果收到后，请务必及时查看结果，有问题及时反馈，我们的售后周期为分析结果上传后一个月内。

样品测试填写要求注意事项

样品数量：

填写需要测试样品的数量

样品编号(名称)：

请输入该组样品编号，以逗号分隔，例如1,2,3

材料名称和制备流程：

精修目的和要求：

测试条件：铜靶，5-90°，1°/min    铜靶，5-90°，0.5°/min

钴靶，5-90°，2°/min    已有数据      其他

物相鉴定结果：

填写物相化学式和卡片号，例如SiO2
96-010-4567

晶相个数：1个/2个/3个/4个/5个/6个及以上

四方晶相的ZrO2和立方晶相的ZrO2是两个晶相，算两个晶相。SiO2和Al2O3是两个物相，都算两相。

材料类型【可多选】: 电池/掺杂材料/水泥/矿物/合金/固溶体/陶瓷/工业废料/

高温熔融材料/COF材料/MOF材料（有类似CIF文件）/其他

9.分析项目【可多选】：基础精修数据/原子占位/键长键角/层间距/石墨化度/三维图/

氧空位/混排度/结晶度/晶粒尺寸/其他

基础精修数据基本涵盖一般需求，内容包括作图数据、cif文件、拟合因子、物相含量和晶胞参数（abcαβγ和Vcell）；2、键长或键角数据需要的内容请备注，不备注默认给出全部数据；3、层间距适用于结构为层状结构的材料，非层状结构材料无此项信息；4、混排度适用于电池材料，非电池材料一般无此项信息；5、需要三维图需要提前给出示例图，否则按照精修师默认的风格来，且精修之后不能免费调整三维图。

10.是否存在元素掺杂或共占位情况:是/否

11.测试文件上传：

晶体结构确证技术-XRD精修

项目简介

XRD精修简介

Rietveld精修能够提取多晶衍射谱图中的全部信息，越来越成为主流的XRD数据处理方式。通过Rietveld精修，可以获得精确的晶胞参数、晶粒尺寸、微观应变、温度因子、占位率、物相含量等信息。Rietveld精修分析的一般流程是

1. 选择合适XRD仪器。

仔细使用标准样品按照厂家给的操作规程进行校准，记录仪器的零点误差，部分精修软件需要这个参数值；仪器分辨率越高越好，影响分辨率的因素包括光管的焦斑大小、测角仪半径、狭缝等等。但也不要过分追求分辨率，比如增大测角仪半径会提升分辨率，但会导致谱图强度的下降，需要小心的权衡。

2. 样品制备策略

采用合适策略研磨粉末至无颗粒感，颗粒最佳大小在1-10μm。取适量粉末倒入样品池，轻轻压平，确保粉末表面与样品池上表面等高。

块状样品需要将测试部位加工平整，并小心安装样品，确保样品测试面与聚焦圆相切。

3. 选择合适的测试参数

选择合适的测试参数，管流、管压、狭缝宽度、测试时间或扫描速度，记录所有的测试参数。确保衍射图最强峰强度大于10000counts，中等强度的衍射峰强度大于3000counts。尽量测试到120°或更高的2Theta角度范围。高质量谱图是得到好的精修结果的前提。某些精修软件如TOPAS使用前述参数中的狭缝宽度等参数计算仪器展宽的理论值，另一些软件如GSAS、MAUD等使用标准样品获得仪器参数文件。需要注意的是，标准样品的测试参数要与实际样品的测试参数一致。通常可以向仪器管理人员索取标准样品的测试谱图，按照软件手册制作仪器参数文件，部分实验室可以直接提供仪器参数文件。

4. 物相鉴定与获取cif文件

仔细完成物相鉴定，从数据库获取cif文件。常用的数据库如ICDD的PDF4+卡片库或PDF5数据库（2024年开始发行）、ICSD无机物库、剑桥结构数据库（CSDS）、晶体学开放数据库（COD）等。如果初步精修发现某些衍射峰没有相应的布拉格线或计算谱，则需要返回检查物相鉴定结果，是否需要增加物相。

5. Rietveld精修软件

Rietveld精修软件种类繁多，学术论文中常用的精修软件有GSAS、GSASII、Fullprof、MAUD和TOPAS，部分XRD仪器厂商的数据处理软件也可以完成Rietveld精修。选择适合软件开始你的精修。

6. Rietveld精修策略

Rietveld精修软件的实际操作往往并不容易，也没有固定的精修套路或者步骤，令初学者非常困惑。仔细阅读软件手册或者教程，并向经验人士请教，可以让你快速提高。Rietveld精修过程中，往往需要调整几十个甚至上百个参数，一个基本的策略就是不要同时放开过多的精修参数，这很容易使精修发散。另外就是影响大的因素先精修。

对于初学者建议的顺序如下：标度因子 → 谱图背景 → 晶胞参数
→ 样品偏移
→ 峰形（晶粒尺寸、微观应变、不对称因子等）→ 原子坐标
→ 温度因子
→ 择优取向

→ 透明度 → 原子占位率。如果存在晶粒尺寸各向异性，则需要选择合适的模型处理，部分精修软件不能处理晶粒尺寸各向异性。不要拘泥于上述顺序。Rietveld精修没有必须要遵循的特定步骤，只要精修不发散，任何顺序都是被允许的。精修过程中，仔细观察计算谱与实测谱的差异，并思考是什么因素导致了拟合不好，这需要使用者对XRD原理和包括空间群在内的晶体学知识有较深刻的理解。

7. Rietveld精修结果的判断

使用R_wp因子、χ²来监测Rietveld精修过程，在整个精修过程中，这些因子应该一直是下降的（蒙托卡罗模拟过程例外）。通过误差线的平直程度和结构模型的化学合理性来判断Rietveld精修结果的好坏。

最后，再次强调，高质量的谱图是获得好的Rietveld精修结果的前提。选择合适的仪器设备和测试参数、采取适当的制样策略是获得高质量谱图的关键，这一点往往被忽视。实际工作中，见到不少原始谱图非常毛糙的数据（比如最强峰峰高才1000counts），这种数据即使做完了精修，其结果也是不可靠的。

XRD测试方法汇总：

XRD制样：XRD的制样流程比较简单，粉末样品研磨至200-300目即可，然后将粉末样品置于样品架上，用玻璃片压实压平，与凹槽边缘保持在同一水平线上，放入设备中，然后在电脑上设置好测试角度范围，测试时间（速率），步长即可。块体样品一般顺时针打磨一下，消除择优取向。

测试参数：

仪器型号：日本理学Rigaku Smartlab SE

靶材：铜靶/钴靶

射线：Kα

管电压是40kV，电流是40mA

扫速：0.5-5°/min，测试时间15min-3h

扫描范围：5-90°（120°）

下表是不同靶材的波长和特点

XRD精修方法：

目前主流的精修方法主要包括Pawley、Lebail、Rietveld三种，这三种方法也是各有特色：

1. Pawley法：衍射峰由晶胞参数算出

优点：不需要结构模型。

缺点：精修参数太多，计算量大，误差也大。难以解出晶体的结构内层原子信息等。

常用程序：ALLHKL

2. Le Bail法：衍射峰由晶胞参数算出，以晶胞参数及峰形参数为变量做最小二乘拟合

优点：精修参数少，收敛速度快，计算工作量少，结果准。

缺点：有相同或非常相近的位置衍射峰的Ikc最终是相等的，需要剔除。

常用程序：fullprof, extra

3. Rietveld 法：给定一个大致正确的结构模型、选择合适的峰型参数、仪器参数、背底函数进行拟合，得到一个修正的与实际相符的结构模型

优点：应用较广，能较精确确定晶体结构、定量定性分析物相分析材料的微结构，对材料结

构的把握较前两者更为准确

缺点：需要一个较为准确的初始模型，计算过程相对复杂。

常用程序：fullprof，gsas，topas

Cif 下载方法

1. Inorganic crystal structure database (ICSD) available at
www.nist.gov or at http://icsdweb.fiz-karlsruhe.de/index.php

2. Bruker-AXS structure database (a few hundred minerals)

3. Free databases:

www.crystallography.net

American Mineralogist Crystal structure database http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php

Min-Chryst http://database.iem.ac.ru/mincryst/

Search for the structure in Google

Some structures in free data bases may have to be reformatted, if they do not conform to the standard CIF format.

样品要求

对数据的要求：提供谱图源文件（raw、xrdml、mdi、csv、txt、asc等常见格式），最强峰峰强至少达到5000，一万左右最佳，无机物材料的测试范围最好是5-120°，信噪比高，需要自己先定性。

结果展示

精修常见拟合参数说明：

一般精修拟合参数是4个R判据和 Gof / χ2，这里给出一些精修结果判据因子的数学公式。

通常以为，R_wp
< 15%，S
~ 2可用，R_wp<10%合理。

精修拟合图案例展示：

其中，红色圆圈表示原始数据；黑色实线表示计算数据，精修图谱；绿色竖线表示布拉格位置；蓝色实线表示两者的差值，差值越小，线段越直，拟合结果也就越好。放大绿线中差值比较明显的部分，可根据呈现出的不同形状类型，应用于精修过程中不同的改进策略。

三维结构图案例展示：

精修结果报告模板：

测试提示：

1.可开正规测试发票，附带测试清单。

2.有腐蚀性，毒性，或其他有危害性等特殊样品要事先告知测试人员，测试人员也要告知样品方哪些样品不能测或会对仪器产生损伤，测试后会对样品产生哪些变化；

3.客户需提供详细的样品资料，包括元素，主要成分和详细测试参数及条件。和测试人员充分讨论，商定最终测试条件；

4.测试人员与顾客通过QQ，微信或邮件沟通，出现测试纠纷，邮件或聊天记录将作为重要的仲裁依据；请加QQ和技术人员交流。QQ：82187958。微信：15071040697

5.杜绝测试、解析和合成违反国家相关法律法规的样品，一经发现将追究其法律责任。