ИФТТМТ    

 
Серых   В.П.
программы фазового анализа
 
 

 
     

 

   

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

 

O

         В отличие от программ фазового анализа, основанных на использовании базы рентгенострук-турных данных [1], назначение предлагаемых программ гораздо ýже. Они должны помочь исследователю при анализе диаграмм состояния с заранее известным элементным составом, когда количество одновременно регистрируемых фаз весьма незначительно. Так и бывает, когда исследуется «чистый» гетерогенный образец без заметных включений постороннего характера.

          Настоящие программы позволяют выделить из дифракционного спектра рефлексы отдельных кристаллических фаз (до 3-х при анализе интегральных дифрактограмм и до 10-ти в случае спектра, полученного в режиме углового сканирования). На выделенном множестве отражений производится уточнение трансляционных ячеек, идентификация и расчет интегрального спектра (программа “BAZA”). Анализируя полнопрофильный спектр, программа “PROFIL”, кроме определения индексов и расчета трансляционного параллелепипеда, уточняет и амплитуды Ai выделяемых синглетов. Нулевое значение такой амплитуды означает, что Ai < (ni )1/2 , где ni – интенсивность, отвечающая амплитудной координате.

          Проиллюстрируем подготовку текстового файла для программы “BAZA”: Следование этому стандарту совершенно обязательно.

Прежде всего, отметим, что в обеих программах используется установка осей В. Ей же отвечают и правила погасаний, заимствованные из справочника [2].

          В первой строке вводимой информации: n1 – № последнего рефлекса с нерасщепляющимся Кα дублетом. n – полное число дифракционных максимумов. Lam1 и lam – длины волн λ1 и λср. Если в дальнейшем вводятся не дифракционные углы, а межплоскостные расстояния, то lam1=lam=0.(Вещественный нуль!), и n1=n (Целые числа!). Этому случаю соответствует приводимый ниже пример. В той же строке вводится очень важная для управления анализом абсолютная погрешность dq= | 1/d2exp.- 1/d2cal.|, где dexp. и dcal. – экспериментальные и расчетные межплоскостные расстояния соответственно. Ее величина может меняться от .0001 до .001 в зависимости от точности экспериментальных данных.

          Следующий блок вводимой информации представлен массивом удвоенных дифракционных углов (или межплоскостных расстояний), а также отвечающих им  интегральных интенсивностей. И, хотя в программе «BAZA» последние не используются, такая форма информации соответствует стандартному выходу дифрактометра. В случае ввода данных оператором, вторая колонка блока может представлять собой любые целые числа.

          Последний блок вводимой информации содержит параметры кристаллических фаз: m- их количество, kg(i), (i=1,m) - пространственная группа; a(i), b(i),c(i), gam(i), bet(i), alf(i) - углы (в установке В). Те параметры, которые не используются, «забиваются» любым вещественным числом. Число m задается исследователем, исходя из особенностей исследуемого материала. И, хотя m может быть различным, программа выделит не более трех наиболее достоверных фаз, отметив те рефлексы, которые не идентифицируются ни в одной из них.

          Кроме результатов идентификации и уточненных периодов, программа генерирует расчетный дифракционный спектр, который удовлетворяет условиям погасаний заданной пространственной группы.

n1 n lam1 lam dq
26 26 0. 0. .002

 

d(i) или 2teta(i) Интенсивность
3.93 400
3.84 570
3.72 120
3.29 290
2.965 450
2.449 320
2.345 270
2.297 270
2.264 390
2.135 720
2.121 170
2.216 570
2.092 750
2.086  90
2.069 870
2.063 80
2.027 430
1.963 264
1.961  270
1.919 980
1.862 120
1.857 760
1.837 530
1.828 160
1.601 570
1.483 125

 

m Система Ni-Co-Zn
6              
kg(j) a(j) b(j) c(j) gam(j) bet(j) alf(j)
1 216 3.756 0. 0. 0. 0. 0.
2 180 4.439 6.361 0. 0. 0. 0.
3 139 3.202 7.852 0. 0. 0. 0.
4 70 8.250 4.783 8.540 0. 0. 0.
5 14 5.848 4.185 3.237 0. 81.45 0.
6 1 2.897 3.956 4.039 72.80 90.41 101.5

В файле “BAZArz.txt” помещены результаты расшифровки дифрактограммы, отвечающей приведенному примеру “BAZAts.txt”. Программа фазового анализа “PROFIL” начинает работать после ввода нескольких управляющих чисел:

         na - полного числа «точек» сканирования, включающих в себя удвоенный дифракционный угол и отвечающую ему интенсивность;

         nnn - количества анализируемых кристаллических фаз;

         ghag - шага сканирования счетчика в градусах;

         iha - минимального количества «точек», которые при их непрерывной регистрации выделяются над фоном и которые будут рассматриваться как «зона» сканирования. Является эффективным средством для избавления от «флуктуационного мусора».

         alfa1, alfa2 - компонент Кα-дублета;

         iter - числа итераций.

         Второй блок вводимой информации представляет собой характеристики предполагаемых кристаллических фаз. Формируется он аналогично программе “BAZA”. Возможна обработка до 10-ти таких фаз.

         Наконец, третий блок, соответствующий стандартному выходу дифрактометра, содержит удвоенные дифракционные углы и отвечающие им интенсивности

na nnn ghag iha alfa1 alfa2 iter
1501 2 .02 20 1.78892 1.79278 15

 

kg(j) a(j) b(j) c(j) alf(j) bet(j) gam(j)
136 8.816 12.229 0. 0. 0. 0.
16 2.8665 2.8665  2.8665 0. 0. 0.

 

2teta Inten
30.00 1478
30.02 1446
30.04 1483
30.06 1503
-"- -"-
1501строка

 

В полном виде эта информация представлена в файле “PROFILts.txt “. Последний массив может регистрироваться дифрактометром как в области всех заданных углов, так и в окрестности инструментально наблюдаемых дифракционных максимумов. В последнем случае эта «окрестность» на своих границах должна содержать не менее десяти фоновых точек. Практически полнопрофильной съемке должна предшествовать регистрация спектра в интегральном режиме.

Характер выводимой информации:

  1. Разбивка всего массива интенсивностей на отдельные зоны. Здесь указываются начало и конец каждой зоны как в углах, так и позициях счетчика;
  2. Сводная информация о синглетах каждой выделяемой кристаллической фазы;
  3. Результаты анализа всех отобранных зон. В уточнении параметров принимают участие только те зоны, для которых выполнено условие корректного описания KRIT<KRITMAX;
  4. Вывод уточненных периодов элементарной ячейки.

Отметим, что амплитуды выделенных синглетов совершенно не учитывают возможной текстурированности исследуемого материала, а также «наполнения» структурного мотива. Они, скорее, носят качественных характер, являясь необходимым промежуточным результатом в уточнении трансляционного параллелепипеда.

         Результат обсчета информации, представленной в тестовом файле “PROFILts.txt “, можно найти в файле “PROFILrz.txt. 

         Чтобы не исказить стандарты вводимой информации, рекомендуется сохранить в неприкосновенности файлы “BAZAts.txt” и “PROFILts.txt, а новые данные вводить в рабочие файлы “BAZA.txt” и “PROFIL.txt” соответственно. Их следует размещать на диске С.

         Готовые к работе программы представлены файлами “ BAZA.rar” и “PROFIL.rar”.

При разработке программ использовались алгоритмы, познакомиться с которыми можно в обзоре [3].

 

          ЛИТЕРАТУРА

  1. Е.В. Шелехов, Т.А. Свиридова. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов. МИС и С. Металловедение и термическая обработка металлов. №8. 2000.
  2. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. Гос. физ-мат. Изд. М. 1961.
  3. В.П. Серых, Л.М. Серых. Компьютерные методы в рентгеновской дифрактометрии поликристаллов. 2004. НАН Украины. ННЦ "Харьковский Физико-технический институт". 117 с.

 

 
     
2007-2012