Analiza danych proszkowej dyfrakcji X (XRPD) krótka instrukcja

Prezentacja na temat: "Analiza danych proszkowej dyfrakcji X (XRPD) krótka instrukcja"— Zapis prezentacji:

1 Analiza danych proszkowej dyfrakcji X (XRPD) krótka instrukcja
X-ray powder diffraction (XRPD): krótkie podsumowanie Analiza jakościowa: przygotowanie dyfraktogramu i poszukiwanie możliwych faz strukturalnych Analiza dokładna: dopasowanie struktury metoda Rietveld’a

2 Rozłożenie atomów w komórce
XRPD Rozmiar ziaren kształt piku Intensywności pików Rozłożenie atomów w komórce Background Pozycje pików Symetria komórki i jej rozmiar c b a

3 Początkowa uwaga Bezpośrednie rozpoznanie i dopasowanie (Ab initio) struktury krystalicznej nieznanych faz jest bardzo trudnym, złożonym delikatnym zadaniem.** Lepiej jest na początku, i to się często robi, dopasować strukturę krystaliczną wykorzystując model początkowy bazujący na innych przesłanakach, doświadczeniu, bazach danych związków już poznanych. ** metody Ab initio Harris, K.D.M., M. Tremayne, and M. Kariuki. Contemporary Advances in the Use of Powder X-Ray Diffraction for Structure Determination, Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) Giacovazzo, C. Direct Methods and Powder Data: State of the Art and Perspectives, Acta Crystallogr. A52 (1996) Scardi, P., et al. International Union of Crystallography Commission for Powder Diffraction.

4 XRPD mamy zrobiony dyfraktogram!

5 Główne piki: czy są symetryczne?
Czy możemy rozróżnić rożne piki? Czy rozdzielczość, skok pomiaru, są zadowalające do dalszej analizy? Czy jesteśmy w stanie rozróżniać piki od tła? Czy „statystyka szumów” nam odpowiada?

6 Szukanie struktury bazowej, która pasowałaby do otrzymanych danych, na podstawie wiedzy a priori o próbce Porównanie otrzymanego dyfraktogramu z tymi zawartymi w bazie danych związków o podobnym składzie chemicznym Można poszukać w internecie: Można użyć komercyjnych programów i bazy danych struktur: X’Pert High Score ICDD PDF2, PDF4

7

8 y2o3.dat

9 Jeśli orientacyjnie dyfraktogramy pasują do siebie...
Otrzymany dyfraktogram Jeśli orientacyjnie dyfraktogramy pasują do siebie... y2o3.dat go ahead! database Dane z bazy

10 icsd_86815.cif icsd_86815.cel Żeby oszczędzić sobie pracy, to dane o strukturze z bazy danych można zapisać w plikach o przyjętym powszechnie standardzie CIF albo CEL

11 PowderCell, program do początkowej analizy danych, pozwala na:
- wizualizację struktury, - generowanie testowych dyfraktogramów na podstawie modeli - dopasowanie struktury metodą Rietveld’a - etc... ftp://ftp.bam.de/Powder_Cell/

12 Generowanie dyfraktogramu
Rożne opcje obrazowania komórki Dopasowania struktury Wygląd komórki Modyfikacja komórki Pobranie struktyry z pliku (.cel)

13 Pobieranie struktury komórki

14 Warunki eksperymentu:
długość fali X „geometria eksperymentu” zakres kątowy wiązka ugięta wiązka padająca q q

15 y2o3.x_y Dane otrzymane i modelowane są podobne, nasz model jest w przybliżeniu poprawny, teraz możemy wyznaczyć bardziej dokładne informacje o strukturze

16 Metoda Rietveld udokładniania struktury
Icalc = Ibck + S Shkl Chkl (q) F2hkl (q) Phkl(q) korekcje czynnik struktury tło współczynnik skali Miller funkcja profilu piku symetria Rozmiar ziaren,naprężenia wewnętrzne, tekstura + rozdzielczość eksperymenty „geometria eksperymentu” Pozycje atomów, zajętość pozycji czynniki temperaturowe

17 wiązka ugięta wiązka padająca 2q Sample odchylenie - przesunięcie
przesunięcie „zera”

18 Icalc = Ibck + S Shkl Chkl (q) F2hkl (q) Phkl(q)

19

20 Refinement of y2o3.x_y 12/10/ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ R-values Rp= Rwp= Rexp=2.01 2 iterations of 6 parameter old new icsd_86815 scaling : lattice a : profile U : PsVoigt V : W : overall B : global parameters zero shift : displacement : backgr. polynom : coeff a0 : a1 : a2 : a3 : a4 : a5 : a6 : E E-7 a7 : E E-8 a8 : E E-12 a9 : E E-12 a10 : E E-1 a11 : E E-1 a12 : E E-1 a13 : E E-2

21 CMPR Szykanie innych dodatkowych informacji

22

23

24

25 Możliwość łączenia różnych danych w celu symulacji dyfraktogrmów wielofazowych

26 (multi-) peak fitting routines
1

27 Mozliwość wyboru pików do dopasowań

28 Ciekawe narzędzie do analizy kształtu pików

29

30

31 GSAS

32

33

34

35 Icalc = Ibck + S Shkl Chkl (q) F2hkl (q) Phkl(q)

36 sample shift: s = - p R shft / 3600
peak breadth Gaussian: s2 = GU tan2q + GV tan q + GW tan2 q + GP/cos2 q Gaussian Sherrer broadening sample shift: s = - p R shft / 3600 sample absorption: meff = / (p R Asym) peak breadth Lorentzian : g = (LX - ptec cos f)/cos q + (LY - stec cos f) tan q Anisotropy Lorentzian Sherrer broadening (particle size) Lorentzian strain broadening Anisotropy (stacking faults)

37 Gaussian Breadth: s2 = GU tan2q + GV tan q + GW tan2 q + GP/cos2 q
Lorentzian Breadth: g = (LX - ptec cos f)/cos q + (LY - stec cos f) tan q Strain: S = Dd/d Gaussian contrib S = sqrt[8 ln 2 (GU- Ui)] (p/18000) · 100% Instrumental contribution Lorentzian contrib S = (LY –Yi ) (p/18000) · 100% Instrumental contribution Particle size: P P = (18000/ p) K l / LX Scherrer constant

38 2 1 4 3 c2 = Mp / (Nobs - Nvar ) Mp = S w (Iexp-Icalc)2
Rp = S (Iexp-Icalc) / S Iexp wRp = sqrt[ Mp / S I2exp ] c2 = Mp / (Nobs - Nvar )