Auto-Rietveld精修軟件(一)

發(fā)布時間：2021-05-14　　　來源:北達燕園微構(gòu)分析測試中心

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01 Auto-Rietveld

粉末衍射精修，是一個材料學(xué)與數(shù)學(xué)算法結(jié)合的過程，是一個各類物理參數(shù)耦合結(jié)果逼近實驗數(shù)據(jù)的處理過程。就非復(fù)雜的精修體系而言，其精修順序基本是類似的，不同軟件修正的參數(shù)也很接近。因此，開發(fā)一款自動精修軟件具有合理依據(jù)。計算機擅長做重復(fù)的機器行為，因此這類精修軟件在簡單體系、簡單體系的批量數(shù)據(jù)處理中具有明顯優(yōu)勢，可以為科研工作者節(jié)省很多時間。當然，計算機程序是傻的，需要人為的依據(jù)數(shù)據(jù)實際情況給與恰當?shù)木迏?shù)數(shù)目和順序，才能獲得一個結(jié)構(gòu)合理的結(jié)果。總而言之，這類軟件在處理一些體系得心應(yīng)手，今天我們就來介紹其中一款基于Fullprof的自動化精修軟件。

02 AutoFP

2.1 AutoFP簡介

AutoFP是崔曉鵬等人基于Fullprof開發(fā)的自動精修工具¹。其運行基于pcr文件及PyFullprof包，該工具結(jié)構(gòu)如圖1所示。該軟件可實時給出Rwp的數(shù)值，在Y2O3等Demo的運行結(jié)果令人滿意，具體軟件介紹在這里不進行詳細說明，有興趣的可以查看文獻。本推文主要介紹怎么運行該軟件，怎么進行自動精修。

圖1 AutoFP工作包結(jié)構(gòu)

2.2 AutoFP操作過程

01．下載安裝AutoFP。由于該軟件包基于Python，因此在安裝過程中會自動安裝Python2，目前暫不支持Python3。

02. pcr及DAT準備。這一個步驟在之前很多推文講過，使用Fullprof直接完成該步驟，此時文件夾內(nèi)存在兩個文件：

03. 打開FP，在如下紅色open導(dǎo)入pcr文件。

04. 設(shè)置精修參數(shù)順序

軟件包按照一般情況給定了參考精修順序，以該情形為例，精修順序依次為：scale — zero — simple Bac. — a b c — W…，該順序與我們在第四彈中的順序基本一致，為通用順序。針對數(shù)據(jù)實際情況可以自行調(diào)整精修順序。

05. 選擇圖形精修參數(shù)，auto run。

可選參數(shù)如紅框內(nèi)所示，簡單數(shù)據(jù)可直接selcet All，run。不過，個人習(xí)慣，先精修所有的圖形參數(shù)，后精修結(jié)構(gòu)參數(shù)。以該例子為情況，如下：

勾選所有的profile參數(shù)及zero，RUN：

大約15秒后，Rwp顯示為19.2%。打開sum文件，可以看到該Rwp值為Conventional Rietveld R-factors，按照not corrected for background的R值來論，此時的Rwp= 10.8%。打開prf，觀察差值線，整體精修結(jié)果尚可，隨后加入結(jié)構(gòu)參數(shù)進行自動精修。

06. 選擇圖形參數(shù) + 結(jié)構(gòu)參數(shù)，auto run。

此時，結(jié)果差別不大；隨后，扣除低角度區(qū)域，將各向異性溫度因子加入，auto-run，結(jié)果如下：

圖譜如下：

2.3 AutoFP與Fullprof結(jié)果對比

為了直觀的了解該軟件包在簡單數(shù)據(jù)中的精修效果，我們也將該數(shù)據(jù)在Fullprof中進行了精修，對比結(jié)果如下：

01. 圖譜直觀對比。上圖為手動精修圖譜，下圖為AutoFP精修結(jié)果；

Fullprof is the Winner；

02. 參數(shù)及R等比較

參數(shù)	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(?)	10.6007(2)	10.6020(2)
V(?3)	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

通過對比可以看出，使用Fullprof手動精修的R因子均比AutoFP好，這可能是精修順序的原因，具體問題這里不進行探究。然而，精修結(jié)果是很接近的，無論是晶胞參數(shù)還是原子坐標(未給出誤差值)，從這個角度來說，AutoFP結(jié)果也不錯。重點是最下面的精修時間，F(xiàn)ullprof手動精修該數(shù)據(jù)，大約花了25分鐘左右，如果使用AutoFP精修該數(shù)據(jù)至上述狀態(tài)，只需要30秒。這在效率上是一個壓倒性的優(yōu)勢。

03 總結(jié)

@ AutoFP是一款體積小的精修自動化軟件，具有精修速度快的優(yōu)勢，在同類型數(shù)據(jù)精修時，可顯著提高效率；

@ 會產(chǎn)生數(shù)據(jù)backup文件夾，一個精修大小約為20M左右；

@ 使用該軟件精修需引如下參考文獻。

參考文獻

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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