CN113325015A - 劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法，方法包括以下步骤：在劳厄衍射图谱中寻找衍射亚峰并计算衍射亚峰的积分强度，将衍射亚峰标记为未归类衍射亚峰；将在未归类衍射亚峰中积分强度最大的衍射亚峰加入序列L；对序列L中的所有衍射亚峰P_i，根据各衍射亚峰P_i的积分强度，计算各衍射亚峰P_i各自对应的临界偏差距离为ε_i，在所有不属于序列L的未归类衍射亚峰中，寻找与序列L中的任一衍射亚峰P_i的偏差距离Δε小于衍射亚峰P_i对应临界偏差距离ε_i的衍射亚峰，并将其加入序列L；将序列L的所有的衍射亚峰定义为同一衍射峰所劈裂出的衍射亚峰，将序列L的所有衍射亚峰重新标记为已归类衍射亚峰。

Description

劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法

技术领域

本发明属于X射线衍射图谱分析领域，特别是一种劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法。

背景技术

作为一种高效的材料表征手段，X射线劳厄衍射被广泛用于多种材料的表征。基于劳厄衍射图谱，能够通过分析计算得到材料的取向、组成相和应变等各种信息。由于劳厄衍射原理简单，在进行衍射实验时无需转动样品、X射线光源或探测器的空间位置，从而能够实现劳厄图谱的快速采集，相比其他相似的表征手段，在速度上具有极大的优势。而在对劳厄衍射图谱进行标定后，通过对衍射峰位置的回归拟合，可以求解包括三维晶体取向，二阶应力应变张量等信息。使用诸如传统的X射线衍射技术、电子衍射技术等方法，都无法实现同时对这些材料信息的高精度表征。进而在材料表征领域，劳厄衍射有其不可替代的优势。

由于劳厄衍射的高角分辨率，有较大变形的实验材料所获得的衍射峰往往会劈裂成多个衍射亚峰。公知的在劳厄衍射图谱上寻峰的方法此时寻到的实际上就是衍射峰劈裂得到的多个衍射亚峰。在后续的对衍射亚峰的标定中，由于衍射亚峰实际上是一个衍射峰劈裂而来，且数量众多，会极大地干扰标定过程，标定过程往往会延长至少一倍以上，且常常会出现无法标定和标定错误的情况。对于一般的个人电脑，以现有的算法和商用化的软件，标定一张劈裂严重的石英的劳厄衍射图谱往往耗时会长达数分钟。而对于同样实验条件下，在没有变形的石英晶体上获得的劳厄衍射图谱，其标定时间往往仅有数秒。因此，如果可以自动化地识别同一个衍射峰所劈裂的衍射亚峰，并将其作为一个整体进行标定，可以大幅提高现有标定方法对于存在劈裂的衍射图谱的适用性。考虑到在实际实验中，多数材料都是存在变形的，识别同一衍射峰所劈裂的衍射亚峰对于提高衍射图谱标定分析效率十分重要。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法，提前处理存在劈裂的劳厄衍射图谱，将劈裂自同一衍射峰的衍射亚峰视为一个衍射峰进行标定，可以极大地降低劳厄衍射图谱分析的计算量，以大幅提高分析效率。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：

一种劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法包括以下步骤：

第一步骤中，在劳厄衍射图谱中寻找衍射亚峰并计算所述衍射亚峰的积分强度，将所述衍射亚峰标记为未归类衍射亚峰；

第二步骤中，输入角度常量ε₀。定义空序列L，将所述序列L中衍射亚峰记为P_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第三步骤中，将在所述未归类衍射亚峰中积分强度最大的衍射亚峰加入序列L；

第四步骤中，对所述序列L中的所有衍射亚峰P_i，根据所述各衍射亚峰P_i的积分强度，计算所述各衍射亚峰P_i各自对应的临界偏差距离ε_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第五步骤中，在所有不属于所述序列L的所述未归类衍射亚峰中，寻找与所述序列L中的任一衍射亚峰P_i的偏差距离Δε小于所述衍射亚峰P_i对应临界偏差距离ε_i的衍射亚峰，并将其加入所述序列L；

第六步骤中，如果第五步骤中有新的衍射亚峰被加入所述序列L，则跳至第四步骤；否则，将所述序列L中的所有的衍射亚峰定义为同一衍射峰所劈裂出的衍射亚峰，将所述序列L的所有衍射亚峰重新标记为已归类衍射亚峰；

第七步骤中，清空所述序列L；

第八步骤中，如果还有所述未归类衍射亚峰未被重新标记为已归类衍射亚峰，则跳至第三步骤；否则，整个流程结束。

所述的方法中，所述衍射亚峰P_i对应的临界偏差距离为ε_i为：

其中I_i为所述衍射亚峰P_i的积分强度，I_max为所述衍射亚峰P_i所属的所述序列L中积分强度最大的衍射亚峰的积分强度。

所述的方法中，所述偏差距离Δε的计算方法如下，在探测器坐标系下，使用公知的方法计算两个衍射亚峰对应的单位衍射矢量并分别记为

和

两个衍射亚峰之间的所述偏差距离Δε为单位衍射矢量

和

之间的夹角。

所述的方法中，探测器坐标系为三维直角坐标系。

所述的方法中，常量ε₀一般为0.7°。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在处理数据时花费时间少，将劈裂自同一衍射峰的衍射亚峰视为一个衍射峰进行标定，可以极大地降低劳厄衍射图谱分析的计算量，以大幅提高分析效率。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明的劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法的劳厄衍射图谱示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

一个具体的劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法实施例包括以下步骤：

第一步骤S4中，在劳厄衍射图谱中寻找衍射亚峰并计算所述衍射亚峰的积分强度，将所述衍射亚峰标记为未归类衍射亚峰；

第二步骤S5中，输入角度常量ε₀。定义空序列L，将所述序列L中衍射亚峰记为P_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第三步骤S3中，将在所述未归类衍射亚峰中积分强度最大的衍射亚峰加入序列L；

第四步骤S4中，对所述序列L中的所有衍射亚峰P_i，根据所述各衍射亚峰P_i的积分强度，计算所述各衍射亚峰P_i各自对应的临界偏差距离ε_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第五步骤S5中，在所有不属于所述序列L的所述未归类衍射亚峰中，寻找与所述序列L中的任一衍射亚峰P_i的偏差距离Δε小于所述衍射亚峰P_i对应临界偏差距离ε_i的衍射亚峰，并将其加入所述序列L；

第六步骤S6中，如果第五步骤S5中有新的衍射亚峰被加入所述序列L，则跳至第四步骤S4；否则，将所述序列L中的所有的衍射亚峰定义为同一衍射峰所劈裂出的衍射亚峰，将所述序列L的所有衍射亚峰重新标记为已归类衍射亚峰；

第七步骤S7中，清空所述序列L；

第八步骤S8中，如果还有所述未归类衍射亚峰未被重新标记为已归类衍射亚峰，则跳至第三步骤S6；否则，整个流程结束。

所述的方法，其中，所述衍射亚峰P_i对应的临界偏差距离为ε_i为：

其中I_i为所述衍射亚峰P_i的积分强度，I_max为所述衍射亚峰P_i所属的所述序列L中积分强度最大的衍射亚峰的积分强度。

所述的方法的优选实施方式中，所述偏差距离Δε计算如下，在探测器坐标系下，计算两个衍射亚峰对应的单位衍射矢量并分别记为

和

两个衍射亚峰之间的所述偏差距离Δε为单位衍射矢量

和

之间的夹角。

所述的方法的优选实施方式中，探测器坐标系为三维直角坐标系。

所述的方法的优选实施方式中，常量ε₀一般为0.7°。

为使对本发明的叙述更为清晰明了，现使用石英的劳厄衍射图谱为例具体描述本发明的具体实施步骤与技术细节。本具体实施方法中使用的劳厄衍射图谱如图1所示。方法为：

步骤1：在图1所示劳厄衍射图谱中寻衍射亚峰，共寻到衍射亚峰399个。计算这399个衍射亚峰的积分强度。将这399个衍射亚峰标记为未归类衍射亚峰。

步骤2：输入常量ε₀，这里ε₀＝0.7°。定义空序列L，将所述序列L中衍射亚峰记为P_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列中衍射亚峰的数量。

步骤3：将所述未归类衍射亚峰中积分强度最大的衍射亚峰加入序列L。

步骤4：对所述序列L中的所有衍射亚峰P_i，根据所述各衍射亚峰P_i的积分强度，计算所述各衍射亚峰P_i各自对应的临界偏差距离ε_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量。

步骤5：在所有不属于所述序列的所述未归类衍射亚峰中，寻找与所述序列L中任一衍射亚峰P_i的偏差距离Δε小于所述衍射亚峰P_i对应临界偏差距离ε_i的衍射亚峰，并将其将入所述序列L。

步骤6：如果步骤5中有新的衍射亚峰被加入所述序列L，则跳至步骤4；否则，将所述序列L中的所有衍射亚峰定义为同一衍射峰所劈裂出的衍射亚峰，将所述序列L的所有衍射亚峰重新标记为已归类衍射亚峰。

步骤7：清空所述序列L。

步骤8：如果还有所述未归类衍射亚峰未被重新标记为已归类衍射亚峰，则跳至步骤3；否则流程结束。

本具体实施例步骤4中，基于衍射亚峰的积分强度I_i，衍射亚峰对应的临界偏差距离为ε_i可根据公式

计算，I_max为所述衍射亚峰P_i所属的所述序列L中积分强度最大的衍射亚峰的积分强度。

本具体实施例步骤5中，计算两个衍射亚峰之间偏差距离Δε的方法为：

在探测器坐标系下，计算两个衍射亚峰对应的单位衍射矢量并分别记为

和

这里

和

的具体计算方法为：读取两个衍射亚峰在探测器上的位置坐标，分别为(x₁，y₁)和(x₂，y₂)。建立探测器坐标系。读取探测器的空间转角α、β和γ，有

得到矩阵A后，读取该点样品上照射点到探测器平面的距离d，利用公式可得两个衍射亚峰对应X射线出射束k_out，1和k_out，2在探测器坐标系下为

又有入射X射线在探测器坐标系下为k_in。则各衍射峰的衍射矢量

和

为

两个衍射亚峰之间的偏差距离Δε为单位衍射矢量

和

之间的夹角。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (5)

1.一种劳厄衍射图谱中识别同一衍射峰所劈裂衍射亚峰的方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，在劳厄衍射图谱中寻找衍射亚峰并计算所述衍射亚峰的积分强度，将所述衍射亚峰标记为未归类衍射亚峰；

第二步骤(S2)中，输入角度常量ε₀，定义空序列L，将所述序列L中衍射亚峰记为P_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第三步骤(S3)中，将在所述未归类衍射亚峰中积分强度最大的衍射亚峰加入序列L；

第四步骤(S4)中，对所述序列L中的所有衍射亚峰P_i，根据所述各衍射亚峰P_i的积分强度，计算所述各衍射亚峰P_i各自对应的临界偏差距离ε_i，其中i＝1，2，3…n，n为所述序列L中衍射亚峰的数量；

第五步骤(S5)中，在所有不属于所述序列L的所述未归类衍射亚峰中，寻找与所述序列L中的任一衍射亚峰P_i的偏差距离Δε小于所述衍射亚峰P_i对应临界偏差距离ε_i的衍射亚峰，并将其加入所述序列L；

第六步骤(S6)中，如果第五步骤(S5)中有新的衍射亚峰被加入所述序列L，则跳至第四步骤(S4)；否则，将所述序列L中的所有的衍射亚峰定义为同一衍射峰所劈裂出的衍射亚峰，将所述序列L的所有衍射亚峰重新标记为已归类衍射亚峰；

第七步骤(S7)中，清空所述序列L；

第八步骤(S8)中，如果还有所述未归类衍射亚峰未被重新标记为已归类衍射亚峰，则跳至第三步骤(S3)；否则，整个流程结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，所述衍射亚峰P_i对应的临界偏差距离为ε_i为：

其中I_i为所述衍射亚峰P_i的积分强度，I_max为所述衍射亚峰P_i所属的所述序列L中积分强度最大的衍射亚峰的积分强度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偏差距离Δε的计算如下，在探测器坐标系下，计算两个衍射亚峰对应的单位衍射矢量并分别记为

科

两个衍射亚峰之间的所述偏差距离Δε为单位衍射矢量

和

之间的夹角。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，探测器坐标系为三维直角坐标系。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，常量ε₀为0.7°。

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