در مجله های قبلی به مواردی از جمله شناسایی فازی مواد، روشهای شناسایی مواد، پراش اشعه ایکس و طریقه انجام آن ها در نرم افزار Xpert HighScore Plus اشاره و پرداخته شد. در این مطلب نیز به مکان یابی پیک ها در XRD، که روش شناسایی پیک اصلی را شامل خواهد بود خواهیم پرداخت.
شناسایی فازی
برای انجام عملیات شناسایی فازی ابتدا لازم است که فایل الگوی پراش در نرم افزار بارگذاری شود. برای این منظور دو راه وجود دارد. در روش اول می توان از منو و گزینه ی File گزینه ی Open را انتخاب و فایل مربوطه را بارگذاری کرد و یا می توان از کلید ترکیبی Ctrl+O استفاده کرد که پس از باز کردن فایل، محور عمودی نمودار، بیانگر شدت پیک XRD و محور افقی نیز نشان دهنده ی موقعیت پیک بر حسب زاویه ی 2Ɵ است. با قرار دادن نشانگر ماوس بر روی نمودار، نشانگر به شکل یک ذره بین در می آید و سپس مشخصات محل قرارگیری نشانگر، شامل زاویه ی 2Ɵ، شدت پیک و فاصله ی بین صفحه ای d در پایین نوار منو به طور کامل قابل مشاهده است.
تنظیم محور های نمودار
به طور کلی محور عمودی می تواند در سه حالت نمایش داده شود: Linear, Square Root, Logarithmic. در حالت پیش فرض، محور عمودی در حالت Square Root تنظیم شده است. با این حال از آنجا که در دو حالت نمایش Square Root و Logarithmic امکان نمایش شدت های منفی وجود ندارد، لذا به منظور نمایش بهتر پیک ها، محور عمودی را روی حالت Linear تنظیم می کنیم. محور افقی نیز می تواند در پنج حالت نمایش داده شود: d-spacing, Sine Square Theta (sin2Ɵ), 4Theta, 2Theta, Theta که با توجه به هدفمان می توانیم از هرکدام از آن ها استفاده کنیم.
مکان یابی پیک ها در XRD
به منظور شناسایی پیک های الگوی مورد نظر، ابتدا باید با استفاده از دستور Search-Peaks پیک هارا مکانیابی کرد که برای دستیابی ب این دستور می توان از گزینه ی Treatment در منو و سپس گزینه ی Search-Peaks استفاده کرد و یا می توان در داخل ناحیه ی نمایش الگوی پراش، کلیک راست کرده و گزینه ی Search-Peaks را انتخاب کنیم. پس از این کار پنجره ی Search-Peaks نمایش داده می شود که با تنظیم پارامتر های آن می توان مکان یابی پیک هارا انجام داد. لازم به توضیح است که تنظیم این پارامتر ها کاملا سلیقه ای می باشد و دستورالعمل ثابتی وجود ندارد. با این حال ترفند های بخصوصی وجود دارد که با به کارگیری آنها می توان دقت شناسایی پیک هارا افزایش داد. در ادامه هر یک از قسمت های این پنجره را توضیح می دهیم.
Method: این قسمت روش مکان یابی پیک ها در XRD را تعیین می کند. به طور کلی برای مکان یابی پیک ها دو حالت وجود دارد:
- حالت Top of smooth Peak:
در این حالت همچنان که از نام آن مشخص است، مکان یابی پیک بر اساس نوک پیک صورت می گیرد. در حالت کلی و در شرایطی که پیک ها روی هم افتادگی (Overlab) نداشته باشند از این حالت استفاده می شود.
- حالت Minimum of Second Derivative:
در این روش از مقدار حداقل مشتق دوم پیک ها برای مکان یابی پیک استفاده می شود. این حالت مکان یابی برای مواردی استفاده می شود که پیک ها بر روی یکدیگر، روی هم افتادگی داشته باشند. در حالت نرمال ( بدون برهم افتادگی پیک ها بر روی هم) گزینه ی Top of smooth Peak را فعال می کنیم.
- Minimum Significance:
به طور کلی Significance یک الگوی پراش ایکس معیاری از دقت شناسایی پیک ها و معیاری از این احتمال است که پیک های شناسایی شده، نویز نباشند. در واقع تنها پیک هایی که Significance بالا تری از Minimum Significance داشته باشند، شناسایی می شوند. برای اسکن های بر پایه ی 2Ɵ، مقدار معمول Minimum Significance برابر با 75/0 است. با این حال برای شناسایی پیک های کوچک باید مقدار Minimum Significance را کاهش داد. برای اطمینان از اینکه تنها پیک هایی با وضوح بالا شناسایی بشوند نیز باید مقدار Minimum Significance را افزایش داد.
Minimum tip width and Maximum tip width: مقادیر مربوط به حداقل عرض نوک پیک و حد اکثر عرض نوک پیک، معیاری برای عرض پیک ها در الگوی پراش هستند. مقادیر صفر و 1 می توانند برای بیشتر پراش ها مورد استفاده قرار گیرند.
- Peak BaseWidth:
عرض مبنای پیک، مقدار عرض دامنه ی پیک (قسمت پایینی) را تعیین می کند. بدیهی است که مقدار عرض مبنای پیک باید بزرگتر از حداکثر عرض نوک پیک باشد. در غیر این صورت نرم افزار یک هشدار خطا را نشان می دهد.
پس از تعیین مقادیر فوق، بر روی Search Peaks کلیک می کنیم و پیک ها شناسایی می شوند. خطوط تو پر نشان دهنده ی پیک هایی هستند که با استفاده از پرتو kα1 و kα2 یافته شده اند و خطوط هاشوری نشان دهنده ی پیک هایی هستند که تنها با پرتو kα2 یافته شده اند. حال با کلیک بر روی گزینه ی Accept از داخل پنجره ی Search Peaks، این مکان یابی پذیرفته می شود.
دستور Insert peak
برخی از مواقع ممکن است که تنظیمات پنجره ی Search Peaks منجر به مکان یابی برخی از پیک ها نشود و اعمال تنظیمات جدید نیز موجب شود که علاوه بر این پیک ها، تعدادی نویز مکان یابی شود که خود می تواند موجب اشکال در فرایند شناسایی فازی شود. برای مکان یابی این پیک ها می توان از دستور Insert peak استفاده کرد. بدین منظور می توان از منو گزینه ی Treatment را انتخاب کرده و سپس گزینه ی Insert peak را انتخاب نمود. راه دیگر این است در داخل ناحیه ی نمایشگر کلیک راست کرده و Insert peak را انتخاب نمود. پس از انتخاب گزینه ی Insert peak نشانگر را بر روی الگوی پراش می آوریم و با حرکت خط سبز رنگی که مشاهده می شود و کلیک روی قسمت مد نظرمان، پیک را جایگذاری می کنیم.
حذف پیک kα2
برای شناسایی پیک های الگوی پراش از تارگت های مختلفی استفاده می شود. برای شناسایی پیک، می بایستی طول موج تکفامی از تارگت به نمونه برخورد کرده و پس از تفرق از نمونه، توسط دیتکتور دستگاه پراش اشعه ی ایکس، شناسایی شده و شدت آن ثبت شود. طول موج باید تکفام باشد تا بنابر قانون براگ، به ازای یک طول موج ثابت، در هر موقعیت زاویه ای، صفحه ی کریستالی با فاصله ی بین صفحه ای مشخص، با رابطه تطابق پیدا کند. بدیهی است که اگر امواجی با طول موج های مختلف برای شناسایی فازی مورد استفاده قرار بگیرند، در موقعیت های زاویه ای مختلف، صفحات کریستالی مختلفی نیز وجود دارند که با رابطه ی براگ تطابق پیدا خواهند کرد.
این امر موجب پیچیدگی و روی هم افتادگی پیک های ناشی از تفرق طول موج های مختلف خواهد شد و موجب خطا در فرآیند شناسایی فازی خواهد شد. برای غلبه بر این مشکل، دستگاه پراش پرتو ایکس از یک طول موج مشخص برای شناسایی فازی استفاده می کند و بقیه ی امواج را فیلتر می کند تا با نمونه و یا دیتکتور برخوردی نداشته باشند. با این حال طول موج Kα خود می تواند شامل دو طول موج Kα1 و kα2 باشد. از آنجا که شدت طول موج Kα1 بیشتر است، لذا از این طول موج برای شناسایی استفاده می شود. دستگاه پراش اشعه ی ایکس دارای یک قسمت تکفام کننده می باشد که موجب می شود تنها طول موج Kα1 وارد دیتکتور شود.
با این حال در برخی مواقع نیز علی رغم وجود تکفام کننده، پیک های مربوط به طول موج kα2 در الگوی پراش نمونه دیده می شوند. برای حذف این طول موج و افزایش دقت فرآیند شناسایی فازی، می بایستی از دستور kα2 Stripping استفاده کرد. بدین منظور از قسمت منو گزینه ی Treatment را انتخاب کرده و سپس روی گزینه ی Strip K –Alpha2 کلیک میکنیم.
