Auto-Rietveld精修软件(一)

发布时间：2021-05-14　　　来源:北达燕园微构分析测试中心

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01  Auto-Rietveld


粉末衍射精修，是一个材料学与数学算法结合的过程，是一个各类物理参数耦合结果逼近实验数据的处理过程。就非复杂的精修体系而言，其精修顺序基本是类似的，不同软件修正的参数也很接近。因此，开发一款自动精修软件具有合理依据。计算机擅长做重复的机器行为，因此这类精修软件在简单体系、简单体系的批量数据处理中具有明显优势，可以为科研工作者节省很多时间。当然，计算机程序是傻的，需要人为的依据数据实际情况给与恰当的精修参数数目和顺序，才能获得一个结构合理的结果。总而言之，这类软件在处理一些体系得心应手，今天我们就来介绍其中一款基于Fullprof的自动化精修软件。

    

02  AutoFP


2.1  AutoFP简介
AutoFP是崔晓鹏等人基于Fullprof开发的自动精修工具1。其运行基于pcr文件及PyFullprof包，该工具结构如图1所示。该软件可实时给出Rwp的数值，在Y2O3等Demo的运行结果令人满意，具体软件介绍在这里不进行详细说明，有兴趣的可以查看文献。本推文主要介绍怎么运行该软件，怎么进行自动精修。
图1  AutoFP工作包结构


2.2  AutoFP操作过程

01．下载安装AutoFP。由于该软件包基于Python，因此在安装过程中会自动安装Python2，目前暂不支持Python3。
02.  pcr及DAT准备。这一个步骤在之前很多推文讲过，使用Fullprof直接完成该步骤，此时文件夹内存在两个文件：

03.  打开FP，在如下红色open导入pcr文件。


04.  设置精修参数顺序


软件包按照一般情况给定了参考精修顺序，以该情形为例，精修顺序依次为：scale — zero — simple Bac. — a b c — W…，该顺序与我们在第四弹中的顺序基本一致，为通用顺序。针对数据实际情况可以自行调整精修顺序。


05.  选择图形精修参数，auto run。

可选参数如红框内所示，简单数据可直接selcet All，run。不过，个人习惯，先精修所有的图形参数，后精修结构参数。以该例子为情况，如下：

勾选所有的profile参数及zero，RUN：
大约15秒后，Rwp显示为19.2%。打开sum文件，可以看到该Rwp值为Conventional Rietveld R-factors，按照not corrected for background的R值来论，此时的Rwp= 10.8%。打开prf，观察差值线，整体精修结果尚可，随后加入结构参数进行自动精修。

06.  选择图形参数 + 结构参数，auto run。

此时，结果差别不大；随后，扣除低角度区域，将各向异性温度因子加入，auto-run，结果如下：

图谱如下：

2.3  AutoFP与Fullprof结果对比

为了直观的了解该软件包在简单数据中的精修效果，我们也将该数据在Fullprof中进行了精修，对比结果如下：

01.  图谱直观对比。上图为手动精修图谱，下图为AutoFP精修结果；

Fullprof is the Winner；


02.  参数及R等比较

参数

AutoFP

Fullprof

Chi2

6.99

2.62

Rp

6.22

3.72

Rwp

8.24

5.04

Rb

3.76

2.54

Rf

2.07

1.76

a(Å)

10.6007(2)

10.6020(2)

V(Å3)

1191.259(2)

1191.739( 2)

Y2-X

0.96764

0.96757

O1-X

0.39093

0.39030

O1-Y

0.15386

0.15366

O1-Z

0.37935

0.37943

CPU Time

0.156 s

0.766 s

Total Time

20 -30 s

20- 30 min

通过对比可以看出，使用Fullprof手动精修的R因子均比AutoFP好，这可能是精修顺序的原因，具体问题这里不进行探究。然而，精修结果是很接近的，无论是晶胞参数还是原子坐标(未给出误差值)，从这个角度来说，AutoFP结果也不错。重点是最下面的精修时间，Fullprof手动精修该数据，大约花了25分钟左右，如果使用AutoFP精修该数据至上述状态，只需要30秒。这在效率上是一个压倒性的优势。



03  总结

@ AutoFP是一款体积小的精修自动化软件，具有精修速度快的优势，在同类型数据精修时，可显著提高效率；
@ 会产生数据backup文件夹，一个精修大小约为20M左右；
@ 使用该软件精修需引如下参考文献。




参考文献

1. Cui X, Feng Z, Jin Y, et al. AutoFP: a GUI for highly automated Rietveld refinement using an expert system algorithm based on FullProf [J]. Journal of Applied Crystallography, 2015, 48(5): 1581-1586.


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