艾瑞克的分享（1）：Celeref.3软件精确计算晶胞参数的方法

“金属材料在经历不同处理工艺后的晶格常数的精确计算对于研究材料性能有着重要的意义Celref.3是一款能够有效精确计算晶胞参数的软件，配合XRD相关数据的分析，能够得到材料在一定处理工艺前后的晶胞参数变化，这对于理解工艺参数对材料微观尺度上的影响有着重要的作用，本文就以经过电子束处理后的镁合金表面改性层的镁晶格常数变化计算过程为例，展示结合XRD数据和Celref.3软件的具体详细计算步骤。

本文内容具有一般性的借鉴意义，其他处理工艺和材料，如激光改性或者无相变材料的时效处理、

表面扩散处理等，若有计算需要，请参照本文的具体操作过程即可。由于后续计算过程中需要知道某种晶体的具体晶格以及其他常数，因此为了方便大家计算，本文末附Celref.3和元素周期表Periodic Table软件，从软件中可获得计算所需的所有数据，有需求的亲只要点击便可下载，永久免费有效。希望本文的内容对你的研究有一定的帮助!”

1

从XRD数据中获取衍射峰数据

Get date from XRD pattern

面的

能够进行XRD分析软件有多种，目前使用最多的是HighScore 和 MDI Jade5.0 （或MDI Jade 6.0）两类，这两类软件虽然操作界面不同，但是其遵循了相同的衍射数据处理、PDF卡片搜索、匹配等基本原理。为了方便后续的计算操作，考虑到大多数人的使用情况，本文此部分就两种软件分别进行衍射峰数据处理操作演示。

由于两类软件进行分析时，在寻峰前的基本操作是相同的的，即：

上述过程中的前两（三）步均相同，为简化操作，本文选择从扣除背底后获得寻峰这一操作开始。

1

HighScore 中衍射峰数据获得

在HighScore软件中完成前两步后，在峰谱视图中右击得到下拉菜单，进行寻峰操作，如下图所示：

a

点击寻峰操作后软件会提示进行寻峰条件的设置，一般选择默认参数设置就OK ，然后点击Search Peaks，如图所示：

b

选择寻峰后，系统会根据寻峰参数条件给出当前条件下的搜寻结果，此时点击Accpet ,接受寻峰结果即可。如下图所示：

c

此时在右侧Lists Pane 中的Peak lists 会显示当前条件下的所有峰的列表，包括了衍射角、晶面间距和半高宽等诸多信息。此时只要复制这些峰的数据就好，操作如下：在Peak lists中任意位置鼠标右击——Save Lists As （或直接选择Copy List），保存格式为TXT即可得到所有峰的结果。如下图所示：

d

Caution

本例中，导出的数据命名为样品1，暂时保存格式为TXT格式。至此，从HighScore 中导出某一样品的衍射峰数据完成。下面讲述从MDI Jade 软件中导出峰列表数据步骤。

注意：由于Jade5.0 和Jade 6.0 两款软件在此步骤中操作相同，因此不重复讲述，本例选择Jade6.0进行操作演示。

2

MDI Jade 中衍射峰数据获得

a

在Jade 软件中进行寻峰其思路与前文所述一致，即点击寻峰（Find Peaks ）后软件会让设置寻峰参数，此时依旧选择默认值即可。与HighScorea 软件不同的是，寻峰结果不会直接显示在页面中，而是在子菜单中显示，如下图所示：

b

此时会得到当前设置条件下的衍射峰结果，但不是直接显示出来，而是在Search Peaks 菜单中的 Report 中， 单击Report 得到衍射峰的列表，在表中会有多个方式去导出衍射峰的数据，但是由于Save 方式无法保存为TXT格式，此时我们不选该种方法，而选择Copy 直接将数据复制到TXT文件中即可。如下图所示：

c

通过上述操作步骤，我们完成了整个计算过程的第一步，即衍射峰数据导出步骤，但对于Celref.3软件而言，TXT格式文件并不是其能够直接读出的文件格式，因此需要进行对TXT格式转化，将TXT格式转化为prn格式，因此第二步我们进行衍射峰数据格式的转换操作。

2

文件格式的转换

Conversion of file format

由于Celref.3软件可直接处理的数据为衍射峰数据中的2Θ和FWHM 这两列数据，且保存数据的文件格式为.prn格式。而两种XRDf分析软件均无导出衍射峰指定数据的功能，因此在上一步得到全部衍射峰的数据后，需要将上述两个数据从TXT文件中单独挑出来，这可以通过EXCEL完成,注意只复制数据，而不复制数据名

Pos. [°2Th.]和FWHM Left [°2Th.]。（在EXCEL中导入TXT文件中的全部衍射峰数据方法可百度参照：https://jingyan.baidu.com/article/5225f26bb5e30de6fb09086e.html）。

导入后即可从EXCEL中挑选出两列数据并复制到新的TXT文件中保存，但仍需完成文件格式的转换过程。文件格式转换在电脑上操作即可完成，但很多人在这一步会出现问题，主要是由于对转换完的文件格式判断不准造成。

一般很多人的电脑中的文件格式的后缀设置为自动隐藏，以便在浏览或者更改文件名是防止文件格式被意外篡改，而此处为了直观显示文件格式转换情况，我们设置电脑文件格式后缀为显示状态，总结起来就是：在一个文件夹中将已知文件的格式扩展名（后缀）设置为非隐藏状态。由于此部分不是本文的重点，因此具体设置显示文件扩展名（后缀）的具体操作过程请见连接全文：

https://jingyan.baidu.com/article/0f5fb099396e1e6d8334eaa2.html

a

当设置完文件后缀不可隐藏后，则对文件格式进行转换，即将“.txt”格式转换为".prn"格式，操作时直接修改后缀即可，修改完成后会有提示，是否确定对文件格式的修改，点击确定即可。

b

修改完成后，系统会让确认是否修改格式，此时选择“是”，更改格式即可。如下图所示：

不要

眨眼

至此，文件转换过程完成，正式进入Celref.3的计算过程。

3

晶格常数计算

Computational process

首先需要指出的是，软件本身就在其界面右侧显示了每一步的操作过程，在后续软件使用过程中如果有疑问可首先查看右侧窗口的提示说明。

下面将进行计算过程的每一步详细介绍。

1

导入衍射峰数据

—

—

“prn”格式数据的导入

将上一步文件格式转换得到的含有角度2Θ和FWHM的prn数据导入到软件中。导入路径为：File—Open—Peaks list—Column format ("prn")，选择转换好的prn格式文件即可。

—

—

2

晶体学信息输入

Step1—晶体学基本常数信息获取

在后续算中需要三类晶体学信息数据：晶体结构类型、晶格常数（原始态）、对称信息（空间群），上述三类信息均可在晶体PDF卡片中获取，如上图所示。

step2—晶体学信息输入

将PDF卡片中获取的晶体学信息输入到上述各自数据框中，操作路径为：Initial Cell Paramteres—Keyboard,带当前界面中输入所有晶体学信息，注意空间群确定需要结合空间组数确定最终的Getsptc Symbols类型。当所有信息准备输入后，点击Calc.进行计算。

3

计算值—测量值匹配

—

—

匹配

在上一步计算完成后，点击进入衍射峰选择界面：Selection of the reflections, 在该界面我们发现右侧有导入的测量峰数据（measured reflections）和计算得到的衍射峰数据（Calculated reflections）,并且两种类型的峰的数量并不一致，测量峰数量大于计算峰（其余峰可能来自其他物相），因此我们要做的工作就是将衍射峰进行匹配，具体操作为：在模式3（Mode 3及三种模式区别见右下方说明）下，首先选择测量峰中（measured reflections）的一个接近计算峰（Calculated reflections）数据，此时测量峰会变蓝色（如图），在点击计算峰中与之对应的峰，此时相应的计算峰会变红色，这样会成果匹配一个峰，同时会在Diagram 窗口看到计算峰线变为蓝色，继续匹配直到所有计算峰都匹配完成，一般在晶面间距上会出现一定的差别，这就是处理工艺对晶体的影响。

当然，可以选择自动匹配，Aut Sel.，但一般只会匹配几个差别很小的峰，无法做到对计算峰的大多数或者全部匹配，因此手动匹配为首选。

—

—

4

查看计算结果

当上一步Calc.后，得到计算峰的结列表。此时截面切换到Cell Refinement,点击计算器进行计算，得到最后完整的精细计算结果，如下图所示：

5

计算结果的导出

计算结果导出为EXCEL格式，如下图所示，可将数据进行复制保存。

注意事项

1.观察Sigmas值越小越好，一般要求3/10000以下；initial和refine的值，最好一致。如果差得比较多，建议把refine得到的值当作晶包参数的初始值，回到initial cell parameters 窗口，按照以上步骤迭代运算。直到得到满意的结果。

2.在计算中，主要是在选择衍射峰的过程中，要时刻注意选择的衍射峰是否正确，通过diagram窗口观测，一般可以避免错选。

3.两个软件的连接：

Celref

https://pan.baidu.com/s/18ddzMIspzO4THpSLyXTXeQ

元素周期表

https://pan.baidu.com/s/117A0KB7RQ7U7jDn31iUh9w

PS：自学整理，难免有疏漏不足之处，还烦各位不吝赐教，我们共同进步！