材料课堂——XRD常见问题详解（二），超实用！！
[衍射图数据收集方面的问题]
收集 XRD 应注意些什么?(比如收集角度泛围、速度等有什么要求？
衍射峰的强度和很多因素有关，比如样品的衍射能力，性质，还有仪器功率，测试方法，检测器的灵敏度等等。
XRD 衍射强度和峰的宽度与样品颗粒大小，还是与晶体颗粒大小有关？
样品中晶粒越小，衍射峰的峰高强度越来越低，但是峰越来越宽，实际上利用 X 射线衍射峰的宽化对样品的结晶颗粒度分析就是根据这个原理的（Scherrer 公式）。
晶粒大小和颗粒大小有关系，但是其各自的含义是有区别的。一颗晶粒也可能就是一颗颗粒，但是更可能的情况是晶粒抱到一起 , 二次聚集 , 成为颗粒。颗粒不是衍射的基本单位, 但是微小的颗粒能产生散射。你磨的越细 , 散射就越强.。对于晶粒, 你磨过头了, 晶体结构被破坏了, 磨成非晶, 衍射能力就没有了。磨得太狠的话，有些峰可能要消失了，而且相邻较近的衍射峰会由于宽化而相互叠加，最终会变成 1 个或几个"鼓包"。一般晶面间距大的峰受晶粒细化的影响会明显一些，因为 d 值大的晶面容易被破坏。
衍射强度变弱本质的原因是由于晶体颗粒变小，还是样品颗粒变小？
强度除了和晶粒度有关外,还和晶粒的表面状态有关。一般颗粒越细,其表面积越大，表面层结构的缺陷总是比较严重的。结构缺陷将导致衍射强度降低和衍射峰宽化。XRD 研究的应该是晶粒、晶体的问题，与晶体结构关联的问题，不是样品颗粒的大小问题，谢乐公式算的应该也是晶粒的大小。样品颗粒的大小要用别的方法测定.，例如光散射、X 射线散射、电镜等。
细针状微晶粉末样品做 XRD 重复性很差。（制作粉末衍射样品片）怎么可以避免择优取向？
择优取向是很难避免的，只能尽力减少他的影响。首先，你要讲样品磨得尽量细（但要适度，要注意样品的晶体结构不要因研磨过度而受到损坏）；不要在光滑的玻璃板上大力压紧（压样时可以在玻璃板上衬一张粗糙的纸张），样品成形尽可能松一些；制样过程中也可以掺一些玻璃粉，或加一些胶钝化一下样品的棱角。当然还有其他一些方法，你可以上http://www.msal.net 查找一下有关这方面的资料。
采用 X 射线进行晶体衍射分析，利用照相法记录衍射花样，1、当多晶体晶粒细化时，衍射花样将如何变化？当多晶试样中存在宏观应力时，衍射花样的变化情况是怎样？
不管是粉末试样还是（多）晶体试样，粉末颗粒或晶粒太粗，参加衍射的晶粒少，会使衍射线条起麻，但粉末颗粒或晶粒过细时，会使衍射线条变宽，这些都不利于分析工作。存在宏观内应力的效应是使得衍射环或衍射峰的位置改变，导致底片上的衍射线条变宽，不利于分析工作。
XRD 峰整体向右偏移是什么原因造成的?
可能是离子半径小的元素取代了离子半径大的元素。
也可能是你制样时，样品表面高出了样品座平面，或者仪器的零点不准造成的，建议你最好用标样来修正你的数据。
把样品靠后放置，使样品偏离测角仪中轴大概有 1mm，请问衍射峰会怎么变化？
峰位移向低角度。样品表面偏离测角仪转轴 0.1mm，衍射角的测量将产生约 0.05?(2θ)的误差（对 Cu 靶，在 2θ 20?附近的位置）
影响仪器测量结果的分辨率仅仅取决于θ 吗？
影响仪器测量结果的分辨率的因素是多方面的：测角仪的半径；X 射线源的焦斑尺寸；光学系统的各种狭缝的尺寸；仪器调整情况（2：1 关系）；采数步宽；样品定位情况等。
进行衍射分析时如何选择靶（Ｘ光管）？现有 Cr 的多晶试样，我只知道衍射分析时选 Cr靶最好，但不知道为什么。
对于所有的元素，在高速电子的轰击下都会产生 X 射线还可能产生其特征 X 射线。元素受较高能量的 X 射线的照射时也能够激发其特征射线，称为二次 X 射线或荧光 X 射线，同时表现出对入射 X 射线有强烈的吸收衰减作用。
对于一定波长，随着元素周期表中的原子序数的增加其衰减系数也增加，但到某一原子序数时，突然降低；对于一定元素随着波长的增加质量衰减系数也会增加，但到某界限时质量衰减系数突然降低，此种情况可以出现数次。各元素的质量衰减系数突变时的波长值称为该元素的吸收边或吸收限。利用元素吸收性质的这个突变性质，我们能够为每一种 X 射线靶选择到一种物质做成"滤波片"，它仅对该靶材产生的 Kβ线强烈吸收而对其 Kα波长只有部分的吸收，从而可以获得基本上由 Kα波长产生的衍射图。原子序数比某靶材小 1 的物质正是这种靶的 Kβ滤片。
但是，Kβ滤片不能去除样品产生的荧光 X 射线对衍射图的影响。荧光 X 射线的强度将叠加在衍射图的背景上，造成很高的背景，不利于衍射图的分析。因此，对于 X 射线衍射仪来讲，如果设备没有配置弯晶石墨单色器仅使用 Kβ滤片，选波长（或者说选靶）主要考虑的就是样品中的主要组成元素不会受激发而产生强烈的荧光 X 射线。如果分析样品中的元素的原子序数比靶的元素的原子序数小 1 至 4，就会出现强的荧光散射。
例如使用 Fe 靶分析主要成分元素为 Fe、Co、Ni 的样品是合适的，而不适合分析含有 Mn Cr V Ti 的物质；Cu 靶不适合于分析有 Cr，Mn，Fe，Co，Ni 这些元素的物质。所以，对于 Cr 是主要组成元素的样品，只能选择 Cr 靶 X 射线管。
石墨单色器不仅能够去除入射光束中的 Kβ 产生的衍射线，同时可以避免样品的荧光射线以及样品对"白光"产生的衍射叠加在衍射图的背景上，从而可以得到严格单色的 Kα 波长产生的衍射图。因此，在配置有弯晶石墨单色器的衍射仪上工作时，可以不用考虑样品产生的荧光 X 射线的干扰，Cu 靶 X 射线管能够通用于各种样品，包括主要组成为 Cr，Mn，Fe，Co，Ni 等元素的样品。
但是具有波长大于 CuKα波长的靶（如 Cr、Fe、Co 等靶）对于小角 X 射线衍射的研究或晶面间距的精确测定还是有价值的。因为波长增加能够减少衍射峰的重叠；使所有的衍射峰移向较高的角度。
衍射峰左右不对称是何原因?
衍射仪获得的衍射峰形（精确地说是衍射线的剖面，diffraction line profile）是不对称的，尤其是在低角度区（2θ < 30°）表现更为明显。峰型不对称是由多方面的因素造成的，主要是衍射仪光路的几何因素、仪器的调整状况以及样品的吸收性质等。
高精度测角仪是怎么实现θ/2θ倍角转动的？这种装置能够保证严格的倍角同步吗？
θ/2θ是两个同轴的园，θ是带动样品转动的园，而 2θ是探测器转动的园，这样设计的目的是为了保证样品在转动中的衍射焦点始终在探测器转动的大园上。现代的衍射仪用 2 个步进电机分别独立控制θ和 2θ园的转动，控制电路能够保证两个园按 1:2 转速比转动，保证两个圆的转动严格倍角同步。
磁性材料比如 NdFeB 或者 NdFeN 的粉末，是不是会因为磁性的存在会产生择优取向？
磁性材料肯定是最具择优取向的,否则就没有磁性了，制样时应当磨成粉末,可以抑制这种取向趋势。"择优取向"会使很多本来有的衍射峰出不来。
为什么有的 XRD data 中，有（200）（400）面，而没有最基本的（100）面数据？或者有（220）而没有（110）？
粉晶衍射不一定能出现所有的面网，很多物质的粉晶衍射都不一定出现（100）（110），这与结构有关。
晶体衍射有个叫"消光"的现象，晶体的"消光规律"决定于它的结构的对称性，不同的空间群其"消光规律"不同。
如果应该出现的衍射而没有出现，那就是样品的择优取向引起的。再者（100）面的角度比较低，有时是没有扫到或淹没在低角度的背景中了。
[结构分析计算方面的问题]
请介绍一些介绍 Rietveld 方法的书籍。
这方面的书籍很多，如：《粉末衍射法测定晶体结构》
作者：梁敬魁编著 出版社：科学出版社
出版时间：2003 丛编项：应用物理学丛书
简介：本书系统全面论述了粉末衍射图谱的指标化，点阵常数的精确测量，粉末衍射测定新型化合物晶体结构的各种方法等在离子晶体结构分析中的应用。
主题项：粉末衍射法－晶体结构 X 射线衍射－晶体结构
有没有关于精修的详细操作的指南？
如 果 你 想 用 Fullprof 来 精 修 结 构 ， 那 么 你 可 以 看 看 本 论 坛 ：
http://www.crystalstar.org/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=81 关于这个软件的使用说明。有了结构数据后，你可以用 diamond、atoms 等绘图软件绘出晶体结构图
请推荐一个小巧玲珑，方便实用的计算晶胞参数的软件。
Celref2.0 或 3.0 都可以。
chekcell 软件可以根据 xrd 图谱和 pdf 卡片获得样品的晶胞参数么？
CHEKCELL 是进行晶胞参数的精修，粗晶胞当然可以在 pdf 卡片上得到了，这个软件是较简单，按照上面的提示操作就可以了
用 XRD 图来精修出分子结构研究分子的性质, 收集 XRD 时应注意些什么?
强度要高，中等强度的衍射峰强度要达到 5000 计数以上；衍射峰的分辨要尽可能的好；扫描范围要大，最大 d 值的峰不能缺失。衍射峰的强度和很多因素有关，比如样品的衍射能力，性质，还有仪器功率，测试方法，检测器的灵敏度等等。
做 XRD 时步长一般为 0.02 度，但是如果要做 Rietveld 分析，出了强度要求 500 以上，步长有没有什么要求啊？
一个半峰宽内有 3-5 个点就可以了，步长一般为 FWHM 的 0.2-0.3 就可以了。强度要求在 10000-20000 之间。
已经知道晶体的晶格常数、晶系以及各衍射峰的 hkl 值，请问如何确定其空间群，有没有相应的软件。
有了这些就可以用 Shelx 来解晶体了，空间群自然也就能确定了。可以用国际晶体学手册，利用你的已知数据便可查的。未知物质的空间群是根据统计消光规律来得到的，最终的结果还要用结构测定的结果来最后确定，统计消光规律来推测空间群的软件有 XPREP,wingx 等.
具体可以如下操作：衍射数据当作 P1 空 间群处理然后利用 Pattern 程 序 生 成Psudo-Precession 然后根据系统消光规律推导出晶体的劳埃对称性。不是所有的时候都可以直接给出最终的空间群。最好在解完结构之后，利用结构解析程序产生的 FCF 文件再重新核对一遍。
如果我想要從這個 powder diffraction profile 來解出其結晶結構.包括其各個晶格參數 以及其是什麼樣的晶型 tetragonal or orthorhombic 等等那我該如何是好呢？
如果你只想知道这个新物相的晶格参数和晶系，用你的粉末衍射数据去指标化就可以了。指标化就是确定每个衍射峰的衍射指标，当然这个过程同时就给出了晶系。
有沒有一個程式是可以輸入 a b c 三軸的值以及三軸之間的三個夾角然後就可以自動畫出這樣的晶型可能產生的 powder diffraction profile 呢？
有这样的程序可以输入晶格参数和空间群就可以理论计算出衍射峰的位置。可以用的软体很多，CHEKCELL 这个免费的软体就可以解决您的问题。如果需要理论计算衍射强度，你还需要给出原子坐标参数。
原子各向同性（异性）温度因子对结构影响大吗？
温度因子就是反映原子在平衡位置附近振动情况的一个因子，主要是对强度有影响，那当然就对结构有影响了。
晶体的各向异性温度因子是如何定义的？
晶体中的原子普遍存在热运动，这种运动在绝对零度时也未必停止。通常所谓的原子坐标是指它们在不断振动中的平衡位置。随着温度的升高，其振动的振幅增大。这种振动的存在增大了原子散射波的位相差，影响了原子的散射能力，即衍射强度。在晶体中，特别是对称性低的晶体，原子各个方向的环境并不相同，因此严格的说不同方向的振幅是不等的，由此引入了各向异性温度因子。
在进行 Rietveld 结构精修时，是否该对温度因子进行约束？如何约束以及约束范围？
由于温度因子是随着衍射角的增加而对强度的影响增大，所以，如果要精修温度因子，就一定要收集高角度的数据。
如何由粉末衍射数据通过 FullProf 提取结构因子？
首先需要一个 dat 文件，第一行，2theta 起点，步长，终点，下面是每个点的强度。下面需要编写 pcr 文件，先得到六个晶胞参数，零点，还要得到 18-30 个背景点，才能开始编写，其他参数设置可以看说明书。
如果你以前用 Fullprof 精修过结构,则只需修改如下参数：
Line 11-2 的 N(number of atoms in asymmetric unit)参数置为 0,相应的下面与原子有关的参数就不要了；Line 11-2 的 JBT 参数(2,-2,3 或-3,具体看说明)。至于要输出什么样格式的结构因子数据文件,可以通过 LINE 3 的 JFOU 参数来控制。
Fullprof 精修时，Biso 的值给如何设定？是否有个大概的取值范围？
Biso 是温度因子，occu 是占有率。从我拟合来看，Biso 与原子的位置有关系。温度因子是反映原子或离子偏离平衡位置的程度，因为晶胞中各原子都要做热振动的。对于立方晶系，各向同性，只修各向同性温度因子就可以了。温度因子和占有率都是影响强度的参数，所以之间有一定的相关性。而且，温度因子对高角度峰的强度影响比较大，所以，如果要精修温度因子，最好收到高角度的数据 。
所有 JCPDS 卡片上的物质,都可以从 ICSD 数据库输出*.cif 文件吗?
JCPDS 是粉末衍射数据库，而 ICSD 是无机晶体结构数据库，所以对于 JCPDS 卡片中的某一物相，只要 ICSD 数据库中有对应的物相，就可以从 ICSD 数据库中导出*.cif 文件。但并不是所有的 JCPDS 卡片中物相都能在 ICSD 数据库中找到对应的结构数据，因为我们知道，对于某一物相，我们要收集到它的粉末衍射数据是比较容易的，但是，对于得不到单晶的物相来说，要想从粉末数据解出晶体结构是不容易的。
如何由 XRD 的数据和峰值得出 diamond 画图需要的 cif 文件，请问需要什么软件？
由 XRD 的数据通过一系列分析（如寻峰、指标化、提取结构因子、解结构等步骤）得出结构参数，然后才能得到 cif 文件。若结构已知，则可以直接从 Icsd 数据库输出 cif 文件。
如何将 TXT 转化为 CIF 格式？衍射仪能否将数据直接存为 CIF 格式？"将*.txt 文件用记事本打开，文件名另存为*.cif 格式，其中的保存类型选项为"所有文件"，保存"这样做对吗？
* . cif 文件是在解好结构以后，用 acta 指令产生的。测晶体后只能得到强度文件和设置文件。而不是把文件扩展名 txt 直接修改为 cif。
如何计算出来理论衍射图(给定晶格参数和实验参数后，如何计算得到 X 射线衍射图)?
首先，模拟（就是你说的"计算"）是要基于许多理论模型的，因为粉末衍射图样的形成要受很多因素的影响，峰的位置、形状，峰彼此之间的影响都可以用一些模型来描述，三两句话说不清楚；
第二，有大量的现成的软件可以用；
第三，如果你打算把粉末衍射的模拟作为你的研究课题，你应该多看一些文献和基本原理的介绍。只要你有了晶胞参数、原子坐标，就可以用大量的现成的软件来计算出仿真的 X射线粉末衍射图。
有单晶 X 射线衍射推算出来的晶胞参数，请问我怎么才能反推算出该晶体的粉晶衍射图？
需要原子坐标！如果你有结构数据，就可以从理论上算出粉末衍射图。例如，通过 Fullprof、Diamond 软件工具即可以得到该晶体的粉末 XRD 图，也可以使用 Materials Studio 的 reflexplus 模块算出来，不用自己手工算了。
请问知道晶体的结构和晶格参数能模拟它的 X 衍射谱线吗?
这种软件很多，crysconI.exe 就是其中一个。用 PCW 也不错，可以转化成 txt 文件，在 origin画图进行比较，很方便。
文章来源：小木虫
今日编辑：九雅
由于篇幅问题，编辑仅摘取了最常见问题的解答与微信平台进行推送，XRD常见问题详解的完整版请点击下方阅读原文加入QQ交流群于群文件中获取