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【科研君莫慌】如何使用Origin制作纯物质的拟合(仿真)XRD峰形(Peak-type)曲线?

在实际科研绘图中,我们不可避免地会用到xrd测试。如何有效地绘制出xrd曲线,相信是作为科研人员标准地配置技能。在此,楼主主要就如何利用origin软件绘制出纯物质的拟合(仿真)峰形曲线做一些技术操作上的探讨(网络上有大量制作标准xrd线图【line-type】的教程,但对于峰图的教程极少)。若有不科学的地方,还请各朋友留言讨论。

最初遇到该问题,起因是楼主在做关于mof材料的课题。在对mof材料的xrd测试中,发现不能够简单的从“xrd处理三部曲(http://www.csuxiang.com/179/?hozuzm=3v3kv1)”对mof各衍射峰做归类识别以及晶面判断。而通过查阅文献,得知文献中的一般做法为只要实测xrd曲线出峰位置、峰强度与理论计算的拟合(仿真)结果基本一致,则证明该mof被成功合成。(注意:这是在研究功能性材料领域比较流行的做法,虽的确不太严谨,但也能作为一种判断方式)


下面以谷歌搜索得到的一张图片为例,详细阐述下应当如何利用origin软件绘制拟合(仿真)的xrd曲线:


【1】使用cod等晶体学数据库软件搜索所需样品的cif文件(http://www.crystallography.net/cod/result.php此处以zif-8为例),或者从jade中导出也行。再将cif文件利用diamond打开,并导出txt/csv数据。






注意diamond中对于粉末衍射曲线进行设置时,可以直接将线图改为峰图,但是该峰图数据无法直接导出,,,但此处也提醒着我们可以使用origin的寻峰拟合功能来获得类似的图(注意函数为gaussian、半峰宽为0.2°)


【2】使用origin软件打开txt/csv数据,首先绘制出xrd线图:


【3】选中绘制的xrd线图之后,依次选择分析→峰值及基线→峰值分析→打开对话框:


【4】在弹出的峰值分析对话框中,将重新计算选为自动,将目标设置为峰拟合(pro),点击下一步:


【5】在基线模式设置中,将模式设置为常量,勾选自定义选框,设置y=0,点击下一步:


【6】在处理基线设置中,勾上自动减去基线复选框,点击下一步:


【7】在寻峰设置中,首先去除掉允许自动寻峰复选框,再点击添加键,进行手动寻峰(因为楼主试过,不论怎么修改寻峰设置,都不能使用高效的自动寻峰):


【8】手动寻峰时,注意取点的准确性即可。在zif-8的衍射峰里面,明显只有40°之前的强度比较明显,因而楼主着重对40°之前的进行标峰;40°之后的只标出较强峰:



【9】回到寻峰设置页面,勾去<标签和标记>中的显示峰中心标签复选框(纯粹视觉上考虑,,,):


【10】在峰拟合(pro)设置界面,首先勾上<对齐到频谱>复选框;在外侧已经出现默认函数的拟合曲线了,我们需要进一步修改函数的类型和拟合参数,点击你和控制:


【11】在峰拟合参数设置框中,首先选择合适的你和函数,这里我们选择“gaussian”函数,与diamond软件一致;第二步是在<界限>选项卡下,修改所有峰对应的fwhm值,这里统一为0.3,按enter输入(请注意,所有的fwhm虽不一定为0.3,但均需要统一为同一数值,因为我们需要保证拟合后peak之间的相对强度不发生变化):


【12】修改好所有峰的fwhm后,点击<参数>选项卡,将包括基线在内的,所有的center和fwhm值固定住(这是为了确保在拟合的时候,半峰宽和出峰位置不变,变得只会是峰的面积,而上一步中统一了fwhm值,也就确保了峰面积之间的比值将维持与原始线图中高度值相似的比例):


【13】点击拟合后,便得到最后的拟合结果,数据结果可参考拟合控制中的<消息>选项卡,可见我们的拟合是收敛的,且所有area的误差都较小,表明拟合结果基本能够接受:



【14】最后点击完成,结束拟合过程。在数据表格中<fitpeakcurve>选区,找到累积峰值拟合数据栏,即是我们作图peak-type所需的数据了;再将其做成线图:




【15】在最终得到的拟合peak-type中,有一个小瑕疵,即是第一个最强峰没有显示完全,这不是软件的问题,而是我们从diamond导出的数据是线图数据。为了达到效果,可以回到数据表格中原始数据列,分别在第一个x、y数据之前加上0;此时软件会自动重新拟合:



############################################################################################################
至此,正经的绘制xrd理论peak-type拟合曲线的目的就达到了。虽然这种方式看似复杂,但只要绘制好一张,即可重复使用。另外强调一下:peak-type的拟合曲线比较适合于mof这种结晶性好,xrd出峰明显,拓扑结构较为恒定的纯物质;如果是无机混合材料、多相材料、多组分掺杂材料,可能还不如直接使用记号方式,或者线峰方式来归属出峰位置。

















好了,下面进行懒人推送时间,适用人群:origin小白、赶答辩ppt各路人马、ppt钻研党。
【%1】让我们把时间拉回到diamond那,我们了解到在diamond中可以导出数据txt,但无法导出peak-type的数据。的确如此,但是我们却可以导出diamond绘制好的peak-type图,并且还可以通过改变fwhm和base width很方便的修改peak-type的形状,我们暂时确认为0.3和8:


【%2】在<diffraction diagram>空白部分右击,选择copy diagram;打开万能的ppt,粘贴此图;选择此图,右键→取消组合→对弹出的询问框点是→再次选择此图,右键→取消组合。再向上一拉,即可拉出我们心仪许久的peak-type曲线:




【%3】在万能的ppt加持下,可以对此peak-type曲线进行粗细、颜色、透明度等一系列调整,在此不再赘述,献上一张效果图:


好了。楼主的分享结束,希望能够给大家起到抛砖引玉的作用,祝愿大家科研顺利~

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共2个回答
厉害了!

楼主威武

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