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粉末衍射解析结构的方法

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表2.3-2 crysfire中的指标化程序及其信息

Program Ito Dicvol Treor Taup Kohl Fjzn6 Lzon Version v12 (Ito12) (1994) Dicvol91 (1993) Treor90 (1995) v3.3a (11Jun02) v7.01b (10Jul02) v6.22a (12Jun02) v6.23b (31Jul02) Author(s) Jan Visser Daniel Lou?r & A. Boultif Per-Eric Werner Daniel Taupin Franz Kohlbeck Jan Visser & R. Shirley R. Shirley, D. Lou?r& JanVisser Losh v6.2bLoshFzrf (10Jul02) ITO是一个自动化的指标化程序,使用者只需要输入波长和零点漂移数据就可以对给定的数据进行指标化,但ITO要求输入的衍射线的条数不得少于20条,而且最好是30-40条。ITO主要用于正交晶系以及更底对称性的晶系的求解过程,如果用来解比正交晶系对称性更高的晶系时,程序会以正交晶系的解的形式给出,这就意味着如果ITO输出结果中有正交晶系的解的话,这表明该数据可能有更高对称性的解。有关ITO的输入输出文件,在CRYSFIRE程序包中为*.IT*的后缀,在计算过程会自动生成,而计算的晶胞参数将被输出到*.SUM文件中。

Dicvol是一个通过二分原理实现穷举过程的指标化程序,在给定的晶胞参数的范围内,按晶系对称性从高到低的逐一进行穷举,这样只要输入的数据有解,那么正确的解就不会丢失。因此

D. Lou?r & R. Shirley* Dicvol对输入数据的要求很高,不能含有任何过多的杂质衍射峰,同时输入衍射线的数目最好在20条左右。当然,在包括正确结果的同时,Dicvol还会产生大量的近似或者错误解,这些解的数目可以通过误差参数的设置来调节。而且Dicvol在进行三斜晶系试探求解时速度相当慢,即使在主频为1GHZ的电脑上运行也会超过1小时,但求解单斜以及单斜以上的晶系时,速度会很快。在CRYSFIRE程序包中,Dicvol被修改为一个自动化指标化程序,即所有可调参数都被设置在合理的范围内,而且Dicvol还被分成两个部分,D1用于高对称性晶系的指标化,而D2用于低对称性的计算过程。通过Dicvol的计算可以保证在输入好的数据时有正确的解产生。有关Dicvol的输入输出文件,在CRYSFIRE程序包中为*.DV*的后缀,在计算过程会自动生成,而计算的晶胞参数将被输出到*.SUM文件中。

TREOR是一个以自试差法为原理的指标化程序,与ITO和DICVOL相比,它给使用者留下了更多空间,当然也要求使用者具有更多的晶体学知识。TEROR对数据的要求并不严格,可以允许有一定量的杂质衍射峰出现,对输入的衍射峰数目要求也不高,当然最好在25条左右,而且不能少于7条。因此,如果TEROR单独使用,而不是在CRYSFIRE程序包中作为自动化程序,效果要更好一些。TEROR程序首先从立方晶系开始试探,如果有解则只需进行四方以及正交晶系的测试即可而不需要再做其他计算,因而使用TEROR对高对称性晶系的解析,其准确性和可靠性都非常高。当然,TEROR也可以对低对称性晶系求解,而且速度比DICVOL要快得多,但显然不能象DICVOL一样保证包含正确的结果。有关TEROR的输入输出文件,在CRYSFIRE程

序包中为*.TR*的后缀,在计算过程会自动生成,而计算的晶胞参数将被输出到*.SUM文件中。

Kohl程序主要用于低对称性晶系的指标化过程,速度快而且效率高,计算的晶胞参数将被输出到*.SUM文件中。

Taup、Fjzn6、Lzon及Losh在原理上分别与上述几个指标化程序有些类试,也可以说是进行了一些改进,但在性能上各有千秋,计算的晶胞参数将被输出到*.SUM文件中。

一般而言,使用各种程序的顺序为:TEROR,ITO,KOHL、D1、D2以及其他。这样做的好处是尽可能的获得高对称性的解。最终我们将得到一个*.SUM文件,其内容为运行各程序所获得的全部解,通常有几十个甚至上百个。在这些解中,正确的只有一个,CRYSFIRE提供了一个工具MMP来证伪一些解。

MMP运行的原理是将所得的某个解作为三斜晶系来处理,然后在小范围内更改α、β、γ

的值并计算品质因子,如横轴为

α,纵轴为β,这样就得到一幅品质因子的分布图。同样也可以得到α、γ和β、γ的品质因子分布图。通过对三幅图的分析,如果有如下情况,则该解可以被证伪:无“山峰”;有两个以上的“山峰”;所得图形没有任何对称性。图2.3-1为正确解的MMP图,而图2.3-2为错误解的MMP图。

图2.3-1正确解的MMP图

图2.3-2错误解的MMP图

事实上如果只把品质因子作为判断标准,则只能除掉很少一部分错解,但通过这种品质因子分布图则能将大部分的错解排除掉。

最后,将剩余在*.SUM文件中的解按照品质因子降序排列,排在第一位的解即是最有可能的解,也有可能是与正确解相关的解。

CRYSFIRE程序包所提供的这些工具为指标化过程提供简单直观的途径,但它在囊括正确解的同时也带入大量的赝解,而它自身也只有证伪的工具,所以还必须其他程序如晶胞参数优化程序来对最终结果作出判断。这也是CRYSFIRE不完备的地方,更是那些指标化程序单独运行时所具有的缺点。 2.4 空间群的确定与晶胞参数的优化

在晶体的X-射线衍射图谱中,经常遇到有一些衍射点(或衍射线)有规律的、系统的不出现,这中现象称为系统消光。系统消光反映了晶体结构中存在的某些微观对称性,使某些衍射类型衍射的结构振幅为0,因此衍射强度为0。表2..4-1给出了格子的类型对消光的影响,表2.4-2给出了晶体微观对称元素对消光的影响。

表2.4-1格子类型与系统消光

格子类型 简单格子 体心格子 面心格子 A心 B心 C心

衍射类型 hkl 消光条件 无 h+k+l=2n+1 h, k, l奇偶混杂 k+l=2n+1 h+l=2n+1 k+h=2n+1

粉末衍射解析结构的方法

表2.3-2crysfire中的指标化程序及其信息ProgramItoDicvolTreorTaupKohlFjzn6LzonVersionv12(Ito12)(1994)Dicvol91(1993)Treor90(1995)v3.3a(11Jun02)v7.01b(10Jul02)v6.22a(12Jun02)v6.23b
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