中科大 MS 培训教程9(画物质XRD图谱)

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如果要进展单胞参数固定时进展几何优化运行和要检查点阵偏离平衡的程度，这些信息是有用的。例如，可进展符合于给定体系理论基态的固定单胞的点缺陷的超晶胞研究。几何优化后的应力值显示了与超单胞近似相关联的弹性效应。
注意：为计算某种性质，从适当模拟得到的结果文档必须以当前的文件夹形式出现。
用第一原理预测AlAs的晶格参数
（1/4 3/4 1/4）
（3/4 3/4 3/4）
(1/2 1/2 0) （3/4 1/4 1/4）
（0 1/2 1/2） (1/4 1/4 3/4)
(0 0 0）
(1/2 0 1/2)
As: (3/4 3/4 3/4）= (1/4 1/4 1/4）
构建一个晶体构造，需要知道该晶体的空间群、晶格参数和晶体的内坐标。对AlAs 来说，空间群是F-43m，空间群代号为216。原胞有两个原子， Al 和As 的分数坐标分别为(0, 0, 0)和(0.25, 0.25, 0.25)，晶格参数为 5.6622 Å.。
CASTAP动力学任务
CASTAP动力学任务允许模拟构造中原子在计算力的影响下将如何移动。
在进展CASLeabharlann BaiduAP动力学计算以前，可以选择热力学系综和相应参数，定义模拟时间和模拟温度。
选择热力学系综
对牛顿运动定律积分允许探索体系恒值能量外表〔NVE动力学〕。然而，在体系与环境进展热交换条件下发生最本质的现象。使用 NVT系综〔或者是确定性的Nosé系综或者是随机性的Langevin 系综〕可模拟该条件。

中科大MS培训教程画物质XRD图谱

矿物学
用于研究矿物的晶体结构和成分，进行地质勘查和矿产资源评估。
金属
用于研究金属材料的晶体结构和相组成，分析合金的成分和组织结构。
生物学
用于研究蛋白质、DNA等生物大分子的晶体结构，揭示生命活动的奥秘。
02
XRD数据获取
实验设备
X射线源
探测器
样品台
实验环境
用于产生X射线，是 XRD实验的核心设备。
结果解读
根据分析结果，解读样品的物相组成、晶体结构等信息。
03
XRD图谱绘制
数据处理
数据清洗
去除异常值、填补缺失值、平滑噪声等，确保数据质量。
归一化
将数据范围调整到同一尺度，以便更好地比较和识别模式。
滤波和降噪
通过平滑技术减少数据中的随机噪声，提高图谱的清晰度。
图谱绘制软件
01
02
03
数据分析
需要是晶体物质，因为只有晶体才能产生明显的衍射现象。
通过测量衍射线的角度和强度，利用衍射理论进行计算和分析，推断出晶体的结构信息。
XRD应用领域
陶瓷
用于研究陶瓷材料的晶体结构和相组成，优化陶瓷材料的性能。
高分子材料
用于研究高分子材料的晶体结构和相组成，分析聚合物的分子结构和结晶度。
Origin
功能强大且易用的数据分析和图形绘制软件，适用于XRD图谱绘制。

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结构计算出Cij数据。尽管如此，如果我们完成晶胞的几何优化，可以获得
更多相容的结果，进而计算与理论基态对应的弹性常数。
弹性常数的精确度，尤其是切变常数的精确度，主要取决于SCF计算的品质，特别是布里渊区取样和波函数收敛程度的品质。所以我们设置SCF、 k点取样和FFT格子的精度为Fine。
首先导入BN结构
Βιβλιοθήκη Baidu
按下more按钮，选中Optimize cell。关闭CASTEP Geometry Optimization对话框。
选择 Electronic 标签，按下 More... 按钮以得到 CASTEP Electronic Options 对话框。把 Derived grid 的设置从 Standard 改为 Fine 。关闭 CASTEP Electronic Options对话框。
使用CASTEP计算BN的弹性常数
目的：使用 CASTEP 计算弹性常数模块： Materials Visualizer, CASTEP 前提：已使用first principles预测了AlAs的晶格常数
背景: 当前，可应用于大周期性体系的密度泛函理论（DFT）取得了显著的
进展，已经成为解决材料设计、加工中难题的有效方法。人们依据这个理论可以使解释实验数据，预测新晶体的结构、结合能和表面活性等基本性质。这些工具可以用来指导设计新材料，允许研究人员理解基本的化学和物理过程。绪论:

中科大 MS 培训教程9(画物质XRD图谱)

BaSi6N8的结构Leabharlann Baidu
BaSi6N8的结构
BaSi6N8的结构
作业：Ba3Si6O9N4的XRD图谱
已知结构的XRD的计算
对于已知结构的材料，利用软件计算出理论的 XRD数据，再与实验值进行比较，是数据分析中一种较为常用的方法。 1. 找出已知结构的结构数据(空间群信息和晶体中原子坐标) 2. 根据结构画出晶体结构 3. 在根据晶体结构利用Material Studio软件中的 Reflex模块计算得到XRD数据
找出已知结构的结构数据空间群信息和晶体中原子坐标在根据晶体结构利用materialstudio软件中的reflex模块计算得到xrd数据basi6n8结构的xrd数据计算晶体的空间群和晶体中各个原子的位置画出basi6n8的空间群结构画出basi6n8的空间群结构在结构中添加原子在结构中添加原子在结构中添加原子basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构basi6n8的结构作业
利用Reflex模块画物质 XRD图谱
唐家业 2010-10-11
XRD的分析的意义
X射线衍射(XRD)作为材料科学研究中的重要表征手段。具有简单易行，包含的信息丰富，如晶体的结构数据，晶体内部的缺陷以及多晶体聚合，相结构、晶粒尺寸与分布、晶体取向、各种层错等结构。近年来由于计算机技术的发展，结合X射线技术在数据的采集和处理。特别是全谱拟合法对于晶体结构的测定和精修，对于XRD的发展起到了重大的作用。

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9. 如果起始尝试的晶格产生的衍射与实验图相差很远，则晶格常数或零点需要比较大的改动，但这只是在模拟峰型与实验峰型相近的时候可行。如果上述方法精修失败，可以考虑增加W，直到峰型相近，然后再选择U, V, W进行精修。 10. 如果实验图的峰非常锐（比如同步辐射上得到的衍射谱），减小峰宽参数的初始值是比较有效的方法，前提是晶格常数已经知道得比较准确。 11. 样品展宽（尺寸和应变）和仪器展宽对峰宽的影响相似，所以不建议同时精修两者，否则结果会难预料。 12. 要避免仪器展宽的影响，可以设U=V=0, W很小（比如 10-6）。 13. 如果精修过程中参数没什么变化，可以尝试改变初始值再作精修，如果回到原来的值，就可以认为是比较合适的参数。
输入实验数据：ImportExamples/Reflex/Experimental Data/
注意自己的实验数据格式必须是Reflex能识别的格式，可以按照样式来修改 .3cam格式 1-methylfluorene Cu Kalpha 8.0000 54.9800 0.0200 544.000 552.000 545.000 541.000 539.000 579.000 562.000
实验数据与模拟数据的比较：
删除曲线
影响峰位和峰型的各种因素
Line shift correction: Custom Bragg-Brentano Debye-Scherrer

中科院老师课件详细的XRD

聚焦法

X 光管

固定

粉末衍射仪常见相分析测试图谱（SiO 2）

020406080

10012014015

2θ (°)

強度

1000

2000

C 3A

Y A x i s T i t l e

X A x is T itle

CuSO 4·nH 2O at 50 °C and varying humidity

非常小0.1μm以下

小

～10μm

粗

～50μm

单晶存在取向

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另一种终止链延续的方法：在3D的某一合适位置单击左键，画出最后一个碳原子，然后按一下键盘上的ESC 键即可。化学键自动加在新画的碳原子之间。
注意，对错误操作，可用工具栏上的Undo按钮取消。
4. 绘制氧原子
单击，则激活。在其下拉选项中，选择Oxygen。将鼠标移到侧链的第一个碳原子上，这个碳原子变蓝。左键单击此碳原子，将键连接到该原子上。移动鼠标并在3D的合适位置双击左键，这样设置了一个氧原子，终止了链的延续。
此时按下 ALT key ,单击鼠标左键,则出现一个具有 with resonant bonds 的芳香环(aromatic ring).
Sketch Atom 按钮可以画任意元素的原子，默认画碳原子。下面要将双碳原子侧链接到环上。
在绘图工具栏(Sketch toolbar) 上单击Sketch Atom 按钮，松开，然后鼠标移动到环的3D文档中，这时鼠标看起来象一只“铅笔”。将“铅笔”移到环的一个碳原子上，这个碳原子变蓝。左键单击此碳原子，将键连接到该原子上。移动“ 铅笔”并在3D的合适位置单击左键，设置另一个碳原子。键自动加在此碳原子与环之间。将“铅笔”移到另一位置，双击左键，又画出一个碳原子。这样就作出了连到碳环上的一个双碳原子链。
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