Rietveld 结构精修原理与应用
Rietveld 结构精修原理与应用Rietveld 结构精修原理与应用主要内容1. 原理
2. 精修步骤与策略
3. 结构精修
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主要内容
1. 原理
2. 精修步骤与策略
3. 结构精修
技术方法:
(1)单晶衍射技术
得到上千个数据,通过傅里叶转换得到电子云密度图
(直接法,patterson 法)
优点:方法简单,结果可信度高
缺点:但是经常很难得到足够大的单晶(~)来测试分析
(2)粉末衍射技术:
三维空间数据被压缩成一维,数据太少,无法得到电子云密度图,因此很难解出结构。
缺点:方法很复杂
1966年,荷兰科学家Hugo M Rietveld 采用拟合整个衍射图谱(峰位、强度、线形等)来精修晶体结构,最初用于中子粉末衍射。
某衍射峰(hkl)的衍射净强度:
Yhkl=Ghkl*Ihkl
Ghkl为峰形函数:Gauss,
Lorentz,Viogt,Pearson-Ⅶ ,
Pseudo-Voigt;
Ihkl为某hkl衍射峰的积分强度
而
Ihkl=SMhklLhkl | Fhkl |2
S:标度因子,Mhkl:衍射线hkl的多重因子,Lhkl洛伦兹因子,Fhkl 结构因子
Fhkl 计算公式:
Xj , Yj , Zj是原子j的原子坐标;hkl是产生衍射的晶面指数;fj是j原子的散射因子。
衍射图上任何一处(2Ɵ)的计算强度:
Y(2Ɵ)c为计算强度值,Y(2Ɵ)b为背景强度,
Ghkl*Ihkl为衍射峰强度。
w2Ɵ为权重因子,Y(2Ɵ)O 为观测的强度, Y(2Ɵ)c计算的强度
不断的调整峰形参数和晶体结构参数,并采用最小二乘法使计算谱拟合实测谱。
当差值(M)达到最小值,即精修结构完成。
Rietveld 方法就是利用电子计算机程序逐点比较衍射强度的计算值和实测值,用最小二乘法调节结构原子参数和峰形参数,使计算峰形和实测峰型符合。在最小二乘方法精修过程中,要达到最小化的量值称为残差 M:
判别拟合好坏的R因子
Rp 全谱因子
Rwp加权的全谱因子
Rexp期望因子
χ2拟合度因子
wi为统计权重因子;yio为点 i 处的实测(毛)强度值;yic
是点 i 处的计算强度值;N 为衍射图谱数据点的数目;P 为拟合中的可变参数的数目。
(1)高质量衍射数据的获取
中子衍射
中子与原子核相互作用,适合于确定点阵中轻元素的位置和值邻近元素的位置。
同步辐射
波长连续可调,高强度,光性单一
X射线衍射
扫描范围尽可能的宽,以获取高角度部分的数据;
步进扫描,步长一般为半高宽的1/5~1/8()
停留时间1秒以上;
最高峰强度应至少在背景的50倍以上。
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