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:
- Разбивка всего массива интенсивностей на отдельные зоны. Здесь указываются начало и конец каждой зоны как в углах, так и позициях счетчика;
- Сводная информация о синглетах каждой выделяемой кристаллической фазы;
- Результаты анализа всех отобранных зон. В уточнении параметров принимают участие только те зоны, для которых выполнено условие корректного описания KRIT<KRITMAX;
- 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
- Е.В. Шелехов, Т.А. Свиридова. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов. МИС и С. Металловедение и термическая обработка металлов. №8. 2000.
- Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. Гос. физ-мат. Изд. М. 1961.
- В.П. Серых, Л.М. Серых. Компьютерные методы в рентгеновской дифрактометрии поликристаллов. 2004. НАН Украины. ННЦ "Харьковский Физико-технический институт". 117 с.