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JADE软件分析处理XRD数据---问题解答
2022年四月举办的主题为“JADE软件分析处理XRD数据”网络研讨会，由JADE创始人周荣生博士主讲，主要讲解了XRD数据背景处理、物相检索、定量分析、Rietveld精修、粉末XRD数据解析结构等，受到了广大师生及相关科研工作者的欢迎，听众现场也提出了很多具有代表性的问题，主要问题解答如下：
1. 做金属氧化物粉末的全谱拟合时，JADE软件中，图峰扩展选择的原则是什么？什么情况下选择单独的半高宽曲线？什么情况下选择拟合晶粒大小和应变？
答：要看分析的需求，来选择相应的选项，如果关注晶粒大小和应变的话，那就选择“拟合晶粒大小和应变”。需要指出的是，在JADE中分析数据，如果选择“拟合晶粒大小和应变”，需要建立一个标准的仪器曲线，在建立的仪器曲线之上，再通过卷积的方式，准确计算出晶粒大小和应变，如果晶粒尺寸超过500A的话，应该就不是特别准确了。如果选择“拟合单独半高宽曲线”，通常需要有三个参数f0,f1和f2（半高宽=f0+f1*2θ+f2*2θ^2）才能拟合出低角度到高角度的半高宽曲线，通常半高宽曲线为开口向上的抛物线，正常衍射仪，低角度半高宽高一些，中间角度低，到高角度半高宽又上升了，优势在于参数少，对于同时精修多个物相，有衍射峰重叠导致峰宽太宽的时候，有些衍射峰强度消失在背景中等情况，“拟合单独半高宽曲线”的参数少，可以很好的拟合。
2. DD法定量分析时，需要考虑RIR的值吗？
答：不需要，DD法定量分析的时候，完全靠的是化学式来进行定量分析的。使用DD法来做定量分析的时候，为确保有较高的准确度，应注意以下几点：
（1）收集XRD图的范围要尽可能的大，尽可能收集的更多衍射峰；
（2）各个物相之间晶胞体积差异不要太大；
（3）各个物相之间元素序数差异不要太大；
比如对称性高的、晶胞体积小的物相在小于90°衍射峰个数比较少，对称性低的、晶胞体积大的物相在小于90°衍射峰个数比较多，不同物相总的衍射能力的百分比在一定的范围内比例不一样，则采用DD法做的定量分析准确度就会降低。此外还受到温度因子影响，原子序数差异导致原子对X射线的散射能力不同，重的原子和轻的原子在不同角度对X射线的衰减能力不一样，也会影响到DD法定量分析的准确度。
3. 多次WPF拟合时，结果差别比较大，是为什么？
答：如果多次拟合，拟合后如果R值差别比较大或者物相相对含量差别比较大的话，可能原因：（1）物相选取的不对；（2）精修的时候，精修的参数太少或者太多，有些精修参数之间是相互关联的；JADE中有个比较有用的功能，共通>> EPS&CC 中来显示精修的各个参数之间的关联度，对于有些关联很强烈的参数，有可能对整体精修的R值影响不大，但是对重量比的分析结果却影响很大，精修的过程主要是减小差异图的过程，如果在衍射峰重叠严重的地方，修改某些精修参数会对精修的差异图影响较小，倒是对其他的分析结果比如重量比可能会影响的比较大。
4. PDF卡片号和CCDC号有什么关联？怎么通过PDF卡片号查找CCDC号，或者通过CCDC号查找PDF卡片号？
答：PDF-4 Organic数据库中收录了CCDC的单晶结构数据，PDF卡片号以02开头的，结构数据的来源是CCDC数据库，但是PDF卡片号和CCDC号没有任何关联，目前PDF卡片库中可以通过化学式、化合物名称等方式PDF卡片，在PDF卡片中也有包含对应的CCDC的号码。
5. 在全图拟合中（WPF）如何来选择峰型函数？
JADE软件中，在WPF模块有三个峰型函数可以选。（1）仿Voigt函数，即PV函数，是高斯函数和洛伦兹函数的组合，可以精修混合因子，一般适用于大部分的峰型拟合，比如衍射峰顶不太尖锐，衍射峰左侧拖尾不太严重的情况下，选项仿Voigt函数；如果有些峰型，如中子衍射，为纯的高斯函数，则只能选择仿Voigt函数来模拟衍射峰；（2）皮尔逊VII函数，为增强洛伦兹函数，但是可以精修斜因子函数；（3）FCJ模型，主要适用于轴心发散导致的低角度衍射峰左侧有严重的拖尾现象，即衍射峰有严重的不对称。
如果不清楚要选择那个函数的话，可以在WPF精修的过程中，选择不同的函数来观测R值，选择R值最小的函数即可。
在峰型拟合中，选择峰型函数除了WPF中的三个函数外，第四个峰型函数为“分隔皮尔逊VII”，主要适用于峰型严重不对称的情况下，衍射峰分开模拟。
提示：在精修之前，如果不知道选择哪个峰型函数时，一般可以放大某个衍射峰，在“拟合峰”的功能中，选择不同拟合函数分别进行峰拟合，来观测精修后R值的情况，选择R值最低的峰型函数。
6. 在物相检索的过程中，对于PDF卡片库没有收录的物相，自建的CIF文件如何导入到PDF卡片数据库中？
答：PDF卡片数据库不允许客户增加物相条目，但是在JADE软件中支持用户使用CIF文件来自建数据库，菜单栏中选择：数据库>>建立结构数据库，在“自制晶体结构数据中管理窗”中，新建CSD数据库，将CIF文件读取到JADE中并计算d-I 列表，用户即成功自建数据库。
用户自建的数据库可用于物相检索，Rietveld精修等，在物相检索的过程中，用户自己的数据将自动出现在JADE界面右下角数据库选择列表中。
7. 在晶胞参数精修过程中，如何判断结果是否准确？那些参数影响权重较大？
答：通常在XRD精修过程中，晶胞参数一般精修的比较准确，主要观察精修的峰位即可。在JADE软件中，为精确精修晶胞参数，特意设定了无结构精修晶胞参数的功能，在WPF窗口中，右击物相，选择“无结构物相”精修。
在选用“无结构物相”精修晶胞参数的过程中，（1）一定要注意零点漂移、样品位移对衍射峰位的影响因素；（2）准确精修衍射峰面积，只有峰面积精修的准确了，衍射峰的峰位才会准。选用“无结构物相”精修晶胞参数表明只对关注衍射峰的位置，不关注衍射峰的强度，好处在于可以精修单个衍射峰的面积，此时精修的晶胞参数会非常准确。
影响权重的因素有，峰型函数、背景曲线、如何处理多相中重叠峰的问题等。
8. 如何在物相检索过程中，导入特定的PDF卡片数据？
答：在做物相检索的过程中，JADE支持根据PDF卡片号、物相名称、矿物族等导入特定的PDF卡片数据，该功能在物相检索模块中“物相查找工具栏”中可以实现。
9. XRD数据定量计算的时候，如何处理由于吸收造成的影响？或者说什么时候需要考虑吸收的问题？
答：基本上粉末衍射的话，吸收问题不太存在。样品如果研磨的比较细的话，颗粒大小差距小的话，微观吸收的效果在粉末XRD中基本中不存在；如果粉末样品中，不同物相的粉末颗粒大小差距比较大的时候，超过几个微米的话，可能造成微观吸收，即颗粒大小不均匀的话，在JADE中有补正的方法，在WPF窗口中，wt%荧光的对话框中，选择“Brindley吸收校正”。
（1）如果在研磨样品的过程中，有样品的粘结等现象，需要考虑吸收校正。
（2）如果不同物相之间吸收系数（μ）差异达到5倍以上的话，需要考虑微观吸收。
（3）如果样品研磨的尺寸小于1-2微米的话，基本上不用考虑微观吸收。
（4）如果用的是无背景样品架上，撒了一层薄薄的粉末时，需要考虑吸收矫正。
10. 如何判断精修结果已经达到最佳？
答：（1）首先要观察导出的差异曲线，JADE中在差值曲线中可以显示标准偏差值（±3δ），下图中的虚线所示；如果差异曲线在标准偏差范围内，表明精修的结果还不错；
（2）R/E 值，E为期望的最小的R值即Rexp，R为Rwp，一般R/E值小于2，精修的结果就比较不错了，如果R/E小于1.5为理想的状态。当然前提条件是选择合适的物相和结构数据，才能分析的结果比较靠谱。
11, 如何通过拟合估算晶粒结晶大小？
答：（1）这个功能在峰型拟合中，选取某个或某几个衍射峰进行拟合，前提是做好一个标准的仪器曲线，挑选上合适的背景曲线、峰型函数等，这样估算的晶粒尺寸会比较准。
（2）可以采用鼠标功能中的“Kα2”功能，通过滚动鼠标的滚轮，来拟合晶粒大小。如下图中位于25.3°的衍射峰所示，要求要有个标准的峰型函数。
（3）JADE中还有个方法，可以将晶粒大小和应变引起的半高宽分开，在拟合峰的功能下，将XRD图中所有的衍射峰进行拟合后，查看晶粒大小和应变的分析结果。
12. 在多个物相定量分析过程中，如何区分物相重叠位置的峰位？
（1）JADE通过不同的颜色来区分不同物相对应的衍射峰位；
（2）JADE中可以显示不同物相的衍射峰分峰拟合的结果，同样采用不同颜色进行区分；
（3）JADE中可以单相显示某个物相的衍射峰拟合情况；
13. 精修的话，XRD数据有什么要求？
1）样品结晶良好，衍射峰较锐；
2）样品没有显著的择优取向问题；
3）角度信息准确；
4）衍射峰计数较高（最强峰计数最好高于1万），数据统计性好；
5）收集的角度范围尽可能大（对铜靶而言收集角度 2theta一般不低于120°），以使尽可能多的高分辨率衍射数据包含在精修过程中。
文章转自：国际衍射数据中心ICDD
