同步辐射衍射数据精修

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当高能电子在磁场中以接近光速运动时，如运动方向与磁场垂直，电子将受到与其运动方向垂直的洛仑兹力的作用而发生偏转。带电粒子作加速运动时都会产生电磁辐射，因此这些高能电子会在其运行轨道的切线方向产生电磁辐射。这种电磁辐射最早是在同步加速器上观测到的，因此就称作同步加速器辐射，简称同步辐射光。据《宋会要》记载，早在公元1054年7月，我国古代天文学家就观测到金牛座中天关客星附近出现异象：“昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”[1] 这是人类历史上第一次详细记载超新星爆发。这颗超新星爆发后的遗迹形成今夜星空的蟹状星云。现代天文学家确认该星云的辐射，正是爆炸产生的高能电子在星云磁场作用下的电磁辐射，也即同步辐射。

（蟹状星云（超新星SN 1054的残骸）。图片来自NASA/ESA）

同步辐射作为光源，其主要特点可归结为：1）亮度高，譬如 X 光强度可以达实验室转靶 X 光机的一万倍甚至一百万倍以上；2）光谱连续且范围宽，可从远红外到硬 X 射线；3)有时间结构，一般同步辐射光脉冲的脉宽为几十皮秒量级；4）高准直性。

通俗来讲，可以粗略将同步辐射粉末衍射数据看作是特定波长的、能量极高的、分辨率极高的粉末衍射数据处理。

2.1 导入数据，直接拖入即可。

2.2 设置衍射波长，这里测试数据使用线站的波长为0.6887 Å。

2.3 S/M

检索结果为P-3空间群的BaAl2Si2O8。接着去ICSD或者Findit等结构数据库下载对应的CIF文件，构建初始模型。

在获得对应的初始CIF后，进行初始结构模型构筑。

3.1 Edpcr → cif-pcr

进入，默认选项即可。

3.2 Patterns。设置数据类型和相应的波长条件。

对于同步辐射数据，Lambda1 =Lambda2 。依据参考手册Lambda字段。

其余参数按照前面推文所述设定，具体意义可查看手册。保存即可得到初始的pcr文件。

一个X射线粉末衍射图谱，主要由结构参数和图像参数两种不同特性的参数贡献。图谱的峰形和位置主要由图形参数决定，图谱积分强度主要由结构参数决定。精修时可分两步进行，先修正图形参数，第二步再修正结构参数。Fullprof提供了一种 Profile Matching模式，先对图形参数进行修正。设置Jbt = 2。

4.1 设置Jbt =2，保存。设置精修轮数为20，运行如下：

放大区域，观察计算谱与差值线，可以看出计算峰位偏右，即晶胞参数过小。开始修正晶胞参数。

4.2 Cell Para. — Cell Para. + Zreo

经过多轮的晶胞参数零点修正，如下，衍射峰位置对齐程度明显改善，chi2数量级降低。

4.3 Bac. 1 + 2 + 3

简单背底，使用默认的多项式函数描述即可。此后，chi2 = 439。

4.5 Eta_0 → W → U → W+U → Bac 1,2,3,4,5,6 （需多次）

此时，

U 0.044478

V -0.000916

W 0.000477

4.6 Bac.

此后，修峰型参数均变化不大，放大发现，选择的多项式拟合背底为直线；而在数据中2 — 16°背底为凸起宽包。此时，换背底函数。

两种方法：一为增加描述背底的多项式次数；二为手动修正背底，再进行拟合。这里选择手动背底方式，然后对Bac.拟合，结果如下：

5.1 Scale

在图形参数修正基本完成后，开始对结构参数进行修正。修改Jbt = 0，修Scale因子。

5.2 Atoms Coord. + Overall B

结构参数，主要有原子坐标，占有率，温度因子等。依次对原子坐标进行修正，从重原子至轻原子。并设置Al原子和Si原子在对称位置。（z坐标和为1），pcr部分如下（由于编排原因，对文件间距进行了调整）：

最终精修品质因子为：

Rp: 5.04；Rwp: 6.92；Rexp: 2.07；Chi2: 11.1；S = 3.34.

chi2偏大，个人认为主要原因有二：一为计数高的衍射强度（1.6 * 10⁵），计数统计不再是主要的误差^[2]**；其二为衍射数据存在第二相，在纵坐标为SQR表示方法下，可以看出，有很多第二相的衍射峰（绿色框）。

该数据还可进行第二相处理，达到更好的效果！（*该原因目前有争议）

作图并给出结构数据表格：

学识有限，如有错误及不当之处敬请批评指正。

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