Компьютерная рентгенофазовая идентификация
Цель работы: ознакомиться с алгоритмом и программным обеспечением рентгенофазовой идентификации; изучить инструкцию пользователя для программы ИПС РФА; освоить методики рентгенофазовой идентификации с помощью ИПС РФА и выполнить идентификацию заданных рентгенограмм.
Обобщенный алгоритм рентгенофазовой идентификации
Вышеописанные факторы сложности ФИ (1)-(5) приводят к отбору избыточного списка фаз-претендентов, что превращает компьютерную рентгенофазовую идентификацию в интерактивную (диалоговую) процедуру. В настоящее время разработано большое количество программ фазовой идентификации [4], использующих различные алгоритмы и имеющих различную эффективность ФИ. Однако, все они основаны на общем подходе, характеризуемом в англоязычной литературе термином «Search/Match» (поиск/сопоставление), который представлен на рисунке 8 в виде блок-схемы обобщенного алгоритма ФИ.
Рисунок 8 – Обобщенный алгоритм фазовой идентификации
рентгенограмм многофазных поликристаллов
Опишем этапы обобщенного алгоритма ФИ.
1). Принципы предварительной обработки рентгенограммы описаны выше. Получаемый в результате экспериментальный дифракционный спектр (штрих-спектр) аналогичен эталонным спектрам из базы данных PDF2 ICDD и состоит из дискретного набора линий, т.е. пар: «позиция центра линии в 2Q или d/n» – «интенсивность линии». Интенсивность может быть интегральной или амплитудной и выражаться в импульсах или в процентах относительно максимальной линии спектра.
2). В большинстве случаев элементный химический состав образца точно или приблизительно известен. Это дает возможность создавать для ФИ выборки эталонных спектров из БД по химическому составу и тем самым во много раз сокращать списки фаз-претендентов.
3). Конкретные алгоритмы разных программ отличаются конструкцией вероятностных критериев соответствия эталонных спектров с экспериментальным, которых бывает в программе, как правило, несколько. Все они являются функциями близости линий по угловому положению и интенсивности (или функциями отклонений D2Q, DI). Простейшим критерием является процент совпавших сильных линий эталонного спектра от общего количества в нем сильных линий (т.е. линий с интенсивностью I>Imin). Эталонная линия считается совпавшей с экспериментальной, если их позиции отличаются не более, чем на D2Qmax., а эталонный спектр считается совпавшим, если процент совпадения линий превышает заданную величину Рmin. Величины D2Qmax и Imin называются параметрами, а Рmin - пороговым значением критерия. Очевидно, при уменьшении значений этих параметров будет отбираться меньше эталонных спектров, а при увеличении – больше. Выбор критериев соответствия (из предусмотренных в программе) и задание значений их параметров и пороговых значений производится исследователем в процессе управления процессом идентификации.
4). По заданным критериям проверяется степень соответствия отобранных на 2-м этапе эталонных спектров с экспериментальным. Прошедшие проверку (фильтрацию) эталонные спектры образуют список фаз-претендентов.
5). Эталонные спектры фаз-претендентов по очереди накладываются на экране монитора на экспериментальный спектр или исходную рентгенограмму и производится визуальная оценка соответствия. Не прошедшие проверку эталонные спектры исключаются из списка фаз-претендентов.
6). Если в списке фаз-претендентов остаются конкурирующие эталонные спектры, то необходимо произвести их отбор (или отсев) на основе имеющейся дополнительной информации об образце, как было упомянуто выше.
7). Из эталонных спектров оставшихся фаз-претендентов каким-либо способом строится модель экспериментального спектра, которая математически представляет собой линейную комбинацию эталонных спектров:
(4)
где Iiэт(2Qj) - эталонный спектр i-той фазы, Сi - масштабный коэффициент вхождения эталонного спектра i-той фазы в экспериментальный спектр Iiэксп(2Qj).
Совпадение модельного и экспериментального спектров является основным критерием правильности идентификации.
8). На экране монитора производится визуальная оценка соответствия модельного спектра с экспериментальным или с исходной рентгенограммой. Если не все линии экспериментального спектра идентифицированы или некоторые эталонные спектры не достаточно хорошо интерпретируют его линии, то алгоритм повторяется с этапа 5 для дополнительной проверки других фаз-претендентов. Если это не привело к получению более точной модели, то алгоритм повторяется с этапа 3, на котором ослабляются критерии соответствия и затем создается расширенный список фаз-претендентов. Если это также не привело к получению более точной модели, то уточняется химический состав образца и алгоритм повторяется с этапа 2. Если и это не привело к успеху, то оценивается возможность и степень влияния на рентгенограмму вышеупомянутых факторов (1) – (5) и, с учетом этого, выбирается одна или несколько наиболее вероятных моделей ФИ из ранее полученных.
9). Составляется отчет о результатах ФИ, включающий, кроме таблицы идентифицированных фаз, также графическое изображение модельного спектра на фоне рентгенограммы, оценку достоверности результата и вероятности существования других вариантов ФИ.
Режим графической ФИ (меню "Графика/Идентификация") является основным видом работы в ИПС. Графический режим ФИ позволяет идентифицировать до 99% дифрактограмм без явного задания поисковых запросов к ИПС (меню "Задания"). В режиме графической ФИ производится автоматическое формирования скрытых запросов на идентификацию, создаваемых посредством манипуляций мышью на графических изображениях рентгенограммы, эталонных спектров, таблице Менделеева и управляющих кнопок. Графическая многооконная среда ИПС РФА представлена на рисунке 9 и является интерфейсом между системой и исследователем. Среда содержит два главных горизонтальных графических окна для визуализации и масштабирования профилей идентифицируемых дифрактограмм и линейчатых спектров, и связанное с ними третье, вспомогательное окно для визуализации фазового состава выборок, упорядоченных по значениям интегрального критерия соответствия, или фазового состава модельных спектров.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.