23
2013731日版 平成 25 年度 シンクロトロン利用者研究会 実施日:201386日(火) 場所:あいちシンクロトロン光センター会議室 課題2: あいちSRで測定されたデータに基づく 定量分析 担当:名古屋工業大学 井田隆,泉富士夫 1.はじめに 1-1 粉末X線回折測定による定量分析の意義 課題1で演習したリートベルト解析は,本来は物質中でどのように原子が配置されている かを決定する結晶構造解析を主な目的として開発された方法であるが,RIETAN-FP のよう に多相リートベルト解析の機能を持つソフトウェアを利用すれば,定量分析の用途にも利 用することができる。 天然鉱物や実用材料の多くは多相混合物であり,相組成を数値化 する定量分析は鉱物の品位や実用材料の品質を評価するために重要である。X線回折測定 に基づく定量分析は,蛍光X線分析などの元素分析とは異なり,異なる結晶相の組成を求 めることができるので,相組成分析と呼ばれることもある。また,かりに基本的には単相 の試料だったとしても,どのような性格の不純物がどの程度含まれているかが,材料とし ての機能性や安全性に決定的な影響を及ぼす場合も少なくない。現状でリートベルト法の 用途としては,定量分析(相組成分析)の目的が概ね 50% 程度の割合を占めると言われ ている。 1

課題2: あいちSRで測定されたデータに基づく 定量 …ida/topics/2013/0806AichiSR/xrd2.pdf1-2 粉末X線回折測定による定量分析の考え方と注意事項

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  • 2013731

    25

    201386

    -X

    RIETAN-FP

    50%

    1

  • -X

    10%

    -

    2

  • AichiSR BL5S2 h = 12.4 keV = 12.398419 / 12.4 = 0.999873 1

    NIST SRM674b CeO2

    NIST SRM674b

    ZnO, TiO2, Cr2O3, CeO2

    CeO2 a = 5.4116510(59)

    a = 5.43123(8) @ 22.5 C NIST SRM 640d Si

    NIST SRM674b CeO2

    (i) CeO2 AichiSR BL5S2

    SPring-8 BL19B2

    (ii) SRM674b CeO2 1 m SRM640d Si

    5 m AichiSR BL5S2

    (iii) Ce

    (iv)

    Si

    BL5S2

    3

  • SPring-8 BL19B2 AichiSR BL5S2

    -

    AtomWork RIETAN-FP VESTA

    -

    AichiSR BL5S2 h = 12.4 keV = 12.398419 / 12.4 = 0.999873 CeO2 NIST SRM674b

    SiO2 KCl 1:1

    (1) Web 20130806 AichiSR BL5S2 http://www.crl.nitech.ac.jp/~ida/topics/2013/0806AichiSR/index-j.html

    (2) BL5S2 AichiSR/BL5S2

    (3) PC 20130806AichiSR

    CeO2

    (1)

    0201ceria

    ceria.int CeO2

    4

    http://www.crl.nitech.ac.jp/~ida/topics/2013/0806AichiSR/index-j.htmlhttp://www.crl.nitech.ac.jp/~ida/topics/2013/0806AichiSR/index-j.htmlhttp://www.crl.nitech.ac.jp/~ida/topics/2013/0806AichiSR/index-j.htmlhttp://www.crl.nitech.ac.jp/~ida/topics/2013/0806AichiSR/index-j.html

  • [Ctrl]-[S]

    [Ctrl]-[Z]

    (2) Web BL5S2

    20130522_staff_sio2_1-01.dat 2 ()

    (3) Web [Ctrl]+[A] [Ctrl]+[C]

    (4) ceria.int [Ctrl]+[V]

    (5) RIETAN-FP

    ceria.int

    (6)

    0

    RIETAN-FP

    (7) ceria.int

    GENERAL$

    (8) ceria.int

    RIETAN-FP

    (9) ceria.int

    (10)Web ceria.int

    (11) ceria.int

    5

  • ceria.bat

    ceria.ins AichiSR BL5S2

    (1)ceria.int 0201Ceria ceria.bat

    (2) Web RIETAN-FP ceria.bat

    [Ctrl]+[A] [Ctrl]+[C]

    (3) ceria.bat [Ctrl]+[V]

    (4) [Ctrl]+[S] ceria.bat

    (5)ceria.int

    ceria.bat 0201Ceria ceria.ins

    (6) Web RIETAN-FP ceria.ins [Ctrl]

    +[A] [Ctrl]+[C]

    (7) ceria.ins [Ctrl]+[V]

    (8) [Ctrl]+[S] ceria.ins

    ceria.ins

    (1)

    6

  • 0207Quartz_KCl

    quartz_KCl.int

    (2) Web BL5S2

    20130522_staff_sio2_1-07.dat

    (3) Web [Ctrl]+[A]

    [Ctrl]+[C]

    (4) quartz_KCl.int [Ctrl]+[V]

    (5) RIETAN-FP

    quartz_KCl.int

    (6)

    (7) quartz_KCl.int

    GENERAL$

    (8) quartz_KCl.int RIETAN-FP

    (9) quartz_KCl.int

    (10)Web quartz_KCl.int

    (11) quartz_KCl.int

    quartz_KCl.bat

    quartz_KCl.ins AichiSR BL5S2

    (1)quartz_KCl.int

    0207Quartz_KCl quartz_KCl.bat

    7

  • (2) Web RIETAN-FP quartz_KCl.bat

    [Ctrl]+[A] [Ctrl]+[C]

    (3) quartz_KCl.bat [Ctrl]+[V]

    (4) [Ctrl]+[S] quartz_KCl.bat

    (5)quartz_KCl.int quartz_KCl.bat 0207Quartz_KCl

    quarrtz_KCl.ins

    (6) Web RIETAN-FP quartz_KCl.ins

    [Ctrl]+[A] [Ctrl]+[C]

    (7) quartz_KCl.ins [Ctrl]+[V]

    (8) [Ctrl]+[S] quartz_KCl.ins

    quartz_KCl.ins

    -

    CeO2

    Cu

    AichiSR BL5S2

    IP

    8

  • IP

    CeO2

    ceria.ins

    (1) ceria.ins

    (2)9

    Ceria, CeO2

    (3) NBEAM = 2: 12 = 2

    (4) NMODE = 0: 15

    (5) NPRINT = 0: 18

    (6) XLMDX = 0.999873: 21 0.999873 12.4 keV

    (7) PCOR2 = 0.05: 22 BL5S2

    PCOR2 = 0.05

    PCOR2 = 0.0

    (8) CTHM2 = 1.0: 25 CTHM2 =

    1.0

    9

  • (9) XMUR2 = 0.0: R 26

    R

    XMUR2 = 0.0

    (10)30

    'Ce' 'O' /

    (11) ff

    3637

    PDF

    -0.351 4.740

    0.020 0.013

    (12) PHNAME1 = Ceria: 43 (13) VNS1 = A-225-1: 45

    (14) HKLM1 = F m -3 m : 48

    (15) LPAIR1 = 0: 51

    (16) INDIV1 = 1: 60

    (17) NSHIFT = 4: 11 23

    109

    (1) 142

    SHIFTN 0.01 0.0 0.0 0.0 1000

    0.01

    (2) 145

    ROUGH 0.0 0.0 0.0 0.0 0000

    (3) 148150

    BKGD 2300.8 -885.5 539.6 -452.9 412.1 -191.3

    10

  • -359.1 45.5 53.6 -15.8 -56.9 13.9

    111111111111

    11

    (1) 166

    SCALE1 2.6E-6 1

    (2) 173

    FWHM1 2.0E-3 1.7E-4 2.1E-3 0.0 0000

    (3) 175

    ASYM1 1.0 0.0 0.0 0.0 0000

    (4) 177

    ETA1 0.43 0.36 0.43 0.36 0022

    219

    (5) 16 181182

    DUMMY1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0000000000000000

    (6) f1, r1, f2, r2, f3, r3186

    PREF1 0.333333 1.0 0.333333 1.0 0.333334 1.0 000222

    7585

    222225 r1

    11

  • (7) a, b, c, , , 186

    CELLQ1 5.41165 5.41165 5.41165 90.0 90.0 90.0 0.0 1000000

    (8) x, y, z

    199200

    Ce1/Ce 1.0 0.0 0.0 0.0 0.5 00000

    O2/O 1.0 0.25 0.25 0.25 0.7 00000

    (1) 218223

    #

    A(ETA1,3)=A(ETA1,1) ; A(ETA1,4)=A(ETA1,2)

    # March-Dollase

    A(PREF1,5)=1.0-A(PREF1,1)-A(PREF1,3)

    #

    A(PREF1,4)=A(PREF1,2) ; A(PREF1,6)=A(PREF1,2)

    (2) 273

    NEXC = 1: .

    276277

    2 {

    0.0 17.0

    75.0 180.0

    } 2

    1775

    12

  • (3) 294

    NINT = 1

    (4) 366

    PC = 50.0

    PC

    (5) 372

    NLESQ = 0

    (6) [Ctrl]+[S] ceria.ins

    (1) ceria.bat

    (2)RIETVIEW

    (3) RIETVIEW

    (4) RIETVIEW Click OK to quit the output window OK

    (5) RIETAN-FP ceria.lst

    13

  • (6) *.lst

    R

    (7) Reliability factors, ...

    Reliability factors, goodness-of-fit indicator, ...

    Rwp = 3.913 Rp = 3.072 RR = 60.502 ...

    Ceria

    RB = 17.033 RF = 10.326 RF^2 = 24.604 ...

    0 Lattice parameters (Angstrom or degree) and unit- ...

    a b c alpha beta ...

    5.39577 5.39577 5.39577 90.0000 90.0000...

    0.00005 - - - -...

    a = 5.39577(5) a = 5.41165

    0.999873 5.411655.39577

    = 1.002816

    ceria.ins

    (1) ceria.ins

    (2)21

    XLMDX = 0.999873:

    14

  • XLMDX = 1.002816:

    (3) 173

    FWHM1 2.0E-3 1.7E-4 2.1E-3 0.0 0000

    FWHM1 2.0E-3 1.7E-4 2.1E-3 0.0 1110

    (4) 177

    ETA1 0.43 0.36 0.43 0.36 0022

    ETA1 0.43 0.36 0.43 0.36 1122

    (5) 190

    CELLQ1 5.39577 5.39577 5.39577 90.0 90.0 90.0 0.0 ...

    CELLQ1 5.41165 5.41165 5.41165 90.0 90.0 90.0 0.0 ...

    (6) [Ctrl]+[S] ceria.ins

    (7) ceria.bat

    (8) RIETAN-FP ceria.lst

    (9) Reliability factors, ...

    Reliability factors, goodness-of-fit indicator, ...

    Rwp = 3.911 Rp = 3.072 RR = 60.502 ...

    Ceria

    15

  • RB = 17.033 RF = 10.326 RF^2 = 24.604 ...

    0 Lattice parameters (Angstrom or degree) and unit- ...

    a b c alpha beta ...

    5.41165 5.41165 5.41165 90.0000 90.0000...

    0.00005 - - - -...

    a = 5.41165(5) 1.002816

    -

    quartz_KCl.ins

    (1) quartz_KCl.ins

    (2)9

    50%Quartz 50%KCl

    (3) NBEAM = 2: 12 = 2

    (4) NMODE = 0: 15

    (5) NPRINT = 0: 18

    (6) XLMDX = 1.002816: 21

    (7) PCOR2 = 0.05: 22 (8) CTHM2 = 1.0: 25

    (9) XMUR2 = 0.0: R 26

    (10)30

    16

  • 'O' 'Si' 'Cl' 'K' /

    (11) ff3639

    PDF

    0.020 0.013

    0.133 0.141

    0.224 0.311

    0.282 0.482

    (12) PHNAME1 = Quartz: 45

    (13) VNS1 = A-152-1: 47

    (14) HKLM1 = P 31 2 1 : 50 (15) LPAIR1 = 1: 54

    (16) INDIV1 = 1: 61

    (17) PHNAME2 = Potassium Chloride: 90

    (18) VNS2 = A-225-1: 92

    (19) HKLM2 = F m -3 m : 95

    (20) LPAIR2 = 0: 98

    (21) NSHIFT = 4: 11 23140

    (1) 182

    SHIFTN 0.01 0.0 0.0 0.0 1000

    0.01

    (2) 185

    ROUGH 0.0 0.0 0.0 0.0 0000

    17

  • (3) 188190

    BKGD 2300.8 -885.5 539.6 -452.9 412.1 -191.3

    -359.1 45.5 53.6 -15.8 -56.9 13.9

    111111111111

    11

    (1) 207

    SCALE1 1.9E-3 1

    (2) 209

    FWHM1 6.2E-3 2.8E-3 2.6E-3 0.0 1110

    (3) 211

    ASYM1 1.0 0.0 0.0 0.0 0000

    (4) 177

    ETA1 0.40 0.12 0.40 0.12 1122

    (5) 16 217218

    DUMMY1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0000000000000000

    (6) f1, r1, f2, r2, f3, r3220

    PREF1 1.0 1.0 0.0 1.0 0.0 1.0 000000

    (7) a, b, c, , , 226

    CELLQ1 4.9124 4.9124 5.4039 90.0 90.0 120.0 0.0 1010000

    (8) x, y, z 228229

    Si11/Si 1.0 0.5296 0.0 0.333333 0.5 00001

    O12/O 1.0 0.4136 0.1460 0.11903 0.7 00001

    18

  • (1) 235

    SCALE2 4.7E-4 1

    (2) 237

    FWHM2 6.2E-3 2.8E-3 2.6E-3 0.0 2220

    (3) 239

    ASYM2 1.0 0.0 0.0 0.0 2220

    (4) 241

    ETA2 0.40 0.12 0.40 0.12 2222

    (5) 16 245246

    DUMMY2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

    0000000000000000

    (6) f1, r1, f2, r2, f3, r3248

    PREF2 1.0 1.0 0.0 1.0 0.0 1.0 000000

    (7) a, b, c, , , 254

    CELLQ2 6.292 6.292 6.292 90.0 90.0 90.0 0.0 1000000

    (8) x, y, z

    255256

    K21/K 1.0 0.0 0.0 0.0 0.5 00001

    Cl22/Cl 1.0 0.5 0.5 0.5 0.7 00001

    (1) 270275

    #

    19

  • A(ETA1,3)=A(ETA1,1) ; A(ETA1,4)=A(ETA1,2)

    A(FWHM2,1)=A(FWHM1,1) ; A(FWHM2,2)=A(FWHM1,2) ; A(FWHM2,3)=A(FWHM1,3)

    A(ASYM2,1)=A(ASYM1,1) ; A(ASYM2,2)=A(ASYM1,2) ; A(ASYM2,3)=A(ASYM1,3)

    A(ETA2,1)=A(ETA1,1) ; A(ETA2,2)=A(ETA1,2)

    A(ETA2,3)=A(ETA2,1) ; A(ETA2,4)=A(ETA2,2)

    (2) 351

    NEXC = 1: .

    354357

    2 {

    0.0 10.0

    75.0 180.0

    } 2

    1075

    (3) 352

    NINT = 1

    (4) 434435

    IOFFSET1 = -40000: 1.

    IOFFSET2 = -80000: 2.

    (5) 445

    PC = 50.0

    20

  • (5) 487

    NLESQ = 2

    (1) 655

    NPHASE@ = 2:

    (2) 661

    INTSTAND = 0:

    (3) 670672

    #

    # 'O' 'Si' 'Cl' 'K'/

    2.714 17.050 29.795 41.841

    PDF

    (4) NPHASE@674676

    # NPHASE@ m.

    # '/' .

    3.4 7.6

    5.0

    21

  • (5) [Ctrl]+[S] quartz_KCl.ins

    (1) quartz_KCl.bat

    (2) RwP

    (3) quartz_KCl.lst

    (1) quartz_KCl.ins

    (2) 487

    NLESQ = 2

    NLESQ = 0

    (3) [Ctrl]+[S] quartz_KCl.ins

    (4) quartz_KCl.bat

    (5) quartz_KCl.lst

    0 *** Quantitative analysis of the multiphase sample ***

    22

  • Mass attenuation coefficients of the elements

    O 2.714 cm**2/g

    Si 17.050 cm**2/g

    Cl 29.795 cm**2/g

    K 41.841 cm**2/g

    Mean linear attenuation coefficient of the solid ...

    Cycle 0 mu(mean) = 50.692 cm**(-1)

    Cycle 1 mu(mean) = 51.093 cm**(-1) RDIF...

    Cycle 2 mu(mean) = 51.090 cm**(-1) RDIF...

    Effective radii (R), ...

    Phase ... w X w(cor) X(cor)

    Quartz ... 0.5222 0.5755 0.5136 0.5671

    Potassium Chloride ... 0.4778 0.4245 0.4864 0.4329

    w X w(cor) X(cor) Taylor-Matulis

    23