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1、粉末衍射法晶体结构测定概述粉末衍射法晶体结构测定概述赵景泰中科院上海硅酸盐研究所中科院上海硅酸盐研究所科学意义科学科学问题：问题：材料的设计合成制备材料的设计合成制备结构和性质性能开结构和性质性能开发及其相互关系发及其相互关系 合成出一种合成出一种“全新全新”化合物化合物物相鉴定物相鉴定 (phase identification)(phase identification)射线衍射的主要应用1.1.测定未知晶体结构；测定未知晶体结构；2.2.物相的定性分析和定量分析物相的定性分析和定量分析; ;3.3.测定精密点阵常数和固溶体类型和固溶度测定精密点阵常数和固溶体类型和固溶度; ;4.4.测定
2、物质随温度测定物质随温度, ,压力和组成发生的膨胀收缩压力和组成发生的膨胀收缩, ,点阵点阵畸变和相变；畸变和相变；5.5.测定宏观残余应力测定宏观残余应力, ,测定晶粒尺寸和材料的织构；测定晶粒尺寸和材料的织构；6.6.测定原子径向分布函数，聚合物结晶度；测定原子径向分布函数，聚合物结晶度；7.7.测定薄膜样品生长质量，表面和界面结构，层厚，测定薄膜样品生长质量，表面和界面结构，层厚，密度，界面粗糙度等。密度，界面粗糙度等。相机或衍射仪相机或衍射仪? ?-相机相机(Debye,Gandolfi,Guinier)方便方便,经济经济Guiniercameras:FWHM0.06or0.08(2-
3、theta)-衍射仪衍射仪Bragg-Brentano90%Seeman-Bohlin10%Bragg-Brentano:FWHM0.04(2-theta)粉末衍射实验方法粉末衍射实验方法样品制备Problems: smallgrainsizespreferredorientationeffectssensitivitytohydration.todepositontheholder:-bepressedontheholderwithaglassslide.-efficientwayforavoidingpreferredorientation:todustthesamplethroughas
4、ievetousesideloadsampleholderThe ideal sample is quite hard to prepare!测量条件Foraroutinepatternwitha0.15receivingslit,thefollowingrecordingconditionsmayleadtoasuccessfulidentification:a-From5to77(2-theta),countingstep:0.08(2-theta),countingtime:2s900pointsmeasuredin30minutesb-From5to41(2-theta),counti
5、ngtime4s数据处理Forthemostcommonconfiguration:alpha1-2doubletcorrectionbackgroundsubtractionsmoothingReady for phase identification!物相定性分析物相定性分析分解法分解法: : 第一、二代电子检索程序与传统方法相同，第一、二代电子检索程序与传统方法相同，通过匹配通过匹配d d和和I I判断存在物相。减去被检出相后继判断存在物相。减去被检出相后继续用剩余谱进行检索。续用剩余谱进行检索。合成法合成法: : 第三代电子检索程序是将若干可能物相的第三代电子检索程序是将若干可能物相的
6、衍射谱加权叠加和实验谱比较，确定所含物相。衍射谱加权叠加和实验谱比较，确定所含物相。 全谱拟合全谱拟合：使用数字化粉末衍射谱，叠加比较的：使用数字化粉末衍射谱，叠加比较的过程即是全谱拟合的过程。过程即是全谱拟合的过程。零强度排除法零强度排除法：确定一张参比谱是否被包含在待：确定一张参比谱是否被包含在待鉴谱中是看参比谱中的衍射峰是否出现在待鉴鉴谱中是看参比谱中的衍射峰是否出现在待鉴谱中没有衍射峰的地方。谱中没有衍射峰的地方。 大大提高了检索大大提高了检索/ /匹配结果的成功率。匹配结果的成功率。PDF数据库PDF-2：包括所有的PDF卡片及全部数据。 如2003版，含157048个物相，其中无机
7、物为133370个，有机物为25609个，有92011个实验谱，56614个为计算谱。 两种检索软件: PCPDFWIN和ICDD SUITE。前者有在PDF-2中寻找和显示某物相数据的功能，后者实际上是PCPDWIN和索引软件PCSIWIN得组合。PCSIWIN具有Hanawalt和Fink检索的功能，可以进行元素过滤，部分化学名的检索等多种功能。 PDFPDF3 3：数字化粉末衍射谱库。数字化粉末衍射谱库。 衍射谱不是以衍射谱不是以d d 和和I/II/I1 1 值表征的，而是以小值表征的，而是以小22步长（如步长（如0.020.02）扫描的完整的粉末衍射谱。）扫描的完整的粉末衍射谱。PD
8、F-4：一种新型的关系数据库。 不按物相形成单个记录，而是把所有数据按其类型（如衍射数据、分子式，d值，空间群等）存于不同的数据表中。 共有 32 种类型。在一种类型的下面，可有数百子类。具有非常强的发掘和利用数据的能力。 包含一些应用软件，如单晶结构数据计算多晶衍射谱；基于仪器参数及晶粒大小展宽等，将实验d、I数据转变为数字化衍射谱。PDF-4各分库所含物相的总数已超过350000。 348516个物相衍射数据 300000个密度数据， 140000个颜色分类， 65000个熔点， 230000个实验分子式， 46000000个原子和原子间距， 600000个参考文献， 1800种科学杂志等
9、。第三代电子检索程序第三代电子检索程序使用的数字粉末衍射谱是将通常的d、I谱加上峰形函数换算得到的。 衍射峰有较严重的重迭时，此法也能使用。 EVA，Jade，Graphics&Identify, Bede, Highscore(Plus), Powder Suite等都属于第三代检索程序。ICDD商业数据库商业数据库(PDF2,PDF4)：lhttp:/ICSD(无机化合物结构数据库无机化合物结构数据库):lhttp:/www.fiz-karlsruhe.de/icsd_.htmlCRYSTMETlhttp:/CSD(有机和有机金属化合物有机和有机金属化合物)lhttp:/www.ccdc.
10、cam.ac.uk/PDB(ProteinDataBank)lhttp:/www.pdb.bnl.gov/晶体结构数据库警告必须查阅最近必须查阅最近3-43-4年的文献年的文献! !例如例如 Chemical Abstract!Chemical Abstract!物相检索结果已知物相已知物相, ,已知结构已知结构 - - 放弃放弃未知物相未知物相, ,已知结构已知结构 - - 套用模型套用模型, ,结构精修结构精修已知物相已知物相, ,未知结构未知结构 - ?- ?未知物相未知物相, ,未知结构未知结构 - ?- ?Single crystal or Powder : that is the
11、question !晶体粉末尝试了所有可能实现的方法去生长晶体尝试了所有可能实现的方法去生长晶体?No:continueYes:Thelastchancemethod!粉末衍射结构分析的科学意义（1）自然界存在的和人工合成的绝大多数固体材料是多晶体。（2）新材料研究中最先得到的大多是多晶。（3）由于易生成孪晶、包晶、生长条件苛刻等原因 , 很多材料的单晶生长都不容易甚至不可能 。（4）粉末衍射能方便进行高温、低温、强电磁场、高压下的实验, 研究物质的相变。未知结构确定ThewayislonganddifficultbetweenthesynthesisandtheRietveldrefinem
12、entwhenthestructureisunknown:OnedayminimumwithgoodpowderdataMaximumunlimitedThe key for success resides in a very careful work!国内外研究现状 粉末衍射数据测定晶体结构粉末衍射数据测定晶体结构- -晶体学界研究热点晶体学界研究热点（1 1）衍射实验条件的改善，如同步辐射光源的发展；）衍射实验条件的改善，如同步辐射光源的发展；（2 2）新的结构分析算法的发展；）新的结构分析算法的发展；（3 3）计算机计算能力的发展。）计算机计算能力的发展。目前已经可能用粉末衍射数据和从头
13、计算方法测定单胞目前已经可能用粉末衍射数据和从头计算方法测定单胞体积为体积为250025003 3、200200个原子参数的晶体结构。个原子参数的晶体结构。但面临很多挑战性的难题，但面临很多挑战性的难题，远不是常规工作。远不是常规工作。单晶法与粉末法比较单晶法粉末法样品制备晶体生长(0.1-1mm) -困难单相多晶制备-容易数据收集四圆衍射仪-全空间数据粉末衍射仪- 一维衍射图指标化容易困难空间群确定较容易较困难强度测定较容易困难模型确定较容易困难结构精修差值电子密度+最小二乘法与单晶类似(+Rietveld方法)国内外研究现状国内外研究现状近年来代表性的粉末衍射结构分析软件近年来代表性的粉末
14、衍射结构分析软件程序名称程序名称 作者作者 算法算法EXPO2000:EXPO2000:意大利意大利 A.A.AltomareAltomare等等, , 直接法直接法Mont CarloMont CarloEndeavourEndeavour：德国德国 H. H. PutzPutz等等, , 综合优化综合优化RwpRwp和系统势能和系统势能DASHDASH： 英国英国 WIF DavidWIF David，K. K. ShanklandShankland，SASAESPOIRESPOIR：法国法国 ArmelArmel LeBailLeBail， Mont Carlo SAMont Carlo
15、 SAEAGEREAGER：英国英国 Kenneth D.M.HarrisKenneth D.M.Harris， GAGAPSSPPSSP：美国美国 P.W. StephensP.W. Stephens， SASAPowderSolvePowderSolve：英国英国 G.E. EngelG.E. Engel等，等， SASA粉末衍射结构分析流程数据处理数据处理由晶体结构计算由晶体结构计算粉末衍射图粉末衍射图指标化指标化空间群确定空间群确定峰形拟合提取峰形拟合提取衍射强度衍射强度Patterson函数法函数法直接法直接法电子密度图电子密度图计算和寻峰计算和寻峰坐标空间结构约束坐标空间结构约束表
16、示和变换表示和变换坐标空间搜索坐标空间搜索模拟退火模拟退火遗传算法遗传算法化学结构信息化学结构信息结构模型结构模型Rietveld精修精修差值电差值电子密度子密度数据收集数据收集高质量衍射数据Accuracyof0.02(2-theta).MinimalFWHM=0.14to0.20(2-theta)maysuffice.MinimalFWHMloweredto0.08-0.04(2-theta)withcorrectsetofslits.Kalpha-1isbetterbutKalpha-1,2workstoo.Countingstepshouldbeaslowas0.02-0.01(2-t
17、heta).AllispossibleonaconventionalX-raypowderdiffractometer.SynchrotroncandofarbetterwithFWHMsaslowas0.008(2-theta).高质量衍射数据Neutronpowderdiffractometerscannotoffercomparableperformances.MinimalFWHMsarenearof0.12or0.20oreven0.30(2-theta)dependingontheinstrumentStructureofCr2BP3O12andFe2BP3O12数据处理（1）扣除
18、）扣除Ka a2（2）扣除背底扣除背底（3）数据平滑）数据平滑（4）寻峰）寻峰（5）校正系统误差）校正系统误差（6）指标化）指标化（7）峰形拟合）峰形拟合（8）数据格式转换数据格式转换指标化指标化指标化: 寻找在实验误差范围内满足以下方程的解，从衍射峰对应的晶面间距求解晶格参数(a,b,c和a,b,ga,b,g)，同时确定衍射峰的晶面指标(hkl)。 (dhkl)-2=h2a*2+k2b*2+l2c*2+2hka*b*+2lhc*a*+2klb*c*令Qi=(dhkl)-2,A=a*2,B=b*2,C=c*2, D=2a*b*,E=2b*c* F=2c*a*,有：指标化指标化方程数学上是多解的
19、, 所以人们常用品质因数 FOM (Figure of Merit) 来表征指标化结果的可靠性。指标化对数据要求准确和精确的衍射峰位准确和精确的衍射峰位!两种技术两种技术:内标内标(Astandardismixedwithyoursampleforcalibration.)自标自标(Auto-calibration.)数据数据:from5to80(2-theta)(ormoreifyouwish)ifastandardmaterialforcalibrationismixedwithyoursample,from5to130orevento160(2-theta)ifthesampleispu
20、reforafinalpattern.Lowcountingstep,highcountingtime.数据收集及处理要点Patternswererecorded5-130to150(2-theta)0.022-thetastepscanTimebeing20-40secondsperpoint(alongweek-end)Sampleholderwithverticalloading.Patternprocessing:BackgroundestimatedandsubtractedKalpha-2eliminatedInsomecasethedataaresmoothedPeakposit
21、ionsarehuntedbasedonderivativesCalibrationbyusingharmonics.a list of angles, d() values and observed intensities指标化程序2AUTOX(=MRIAAU)V.Zlokasov,J.Appl.Cryst.25(1992)69-72.2BHByHand5CSDPackage(Akselrud,Grin,Zavalii,Pecharski,Fundamentski)42DICVOL(Lour&Lour,Lour&Vargas,Boultif&Lour).14EDelectrondiffrac
22、tion.17FZON(Visser)72ITO(Visser)1LATTPARM(Visser)(Garvey)1POWDER2PROSZKI(Lasocha&Lewinski)1TAKindexingprogramofTakaki.111TREOR(Werner)1UNITCELL(Visser)(Garvey)Threemainprograms:TREOR111,ITOandvariants91,DICVOL42.指标化过程运行程序运行程序!whattodonowifacellpropositionseemsconvincing?Checkit!Theunambiguouslyindex
23、edreflectionshavetobeselectedintheobjectivetorealizeadefinitivecellparametersrefinement.Finalrefinementshouldbeperfect(errors0.012-theta).Thespacegroupcanbeestimatedatthisnextsteptoo,realizinganextractioninaspacegroupwithoutextinction(e.g.choosingP2/mifthesystemismonoclinic,P4/mmmifitistetragonal.).
24、指标之后参照晶胞参数再次进行物相检索参照晶胞参数再次进行物相检索晶胞体积晶胞体积/20 /20 近似等于氧化物或卤化物的离子数近似等于氧化物或卤化物的离子数其它表征其它表征: Z, : Z, 密度密度, ,熔点熔点, ,分解温度等分解温度等有助于确定结构有助于确定结构依据依据ByconsideringtherecognizedmaximumnumberofparametersrefinablebytheRietveldmethod.实验室常规设备实验室常规设备ForminimalFWHMof0.12(2-theta),50to70freeatomiccoordinates(x,y,z)arer
25、efinablereasonably.Thiscorrespondsto17upto23independentatomsingeneralposition.Correspondingtotheselimits,cellvolumescanbeestimated,dependingonthecrystalsystemandBravaislattice.粉末确定结构极限Forcentrosymmetricalspacegroups,thesemaximalvolumesarethefollowing: Vmax(3) Multiplicity of the Lattice System gener
26、al position 500500 2 2 P P Triclinic Triclinic 10001000 4 4 P P Monoclinic Monoclinic 20002000 8 8 C C , , 20002000 8 8 P P Orthorhombic Orthorhombic 40004000 16 16 A,B,C,I A,B,C,I , , 80008000 32 32 F F , , etc for tetragonal, hexagonal and etc for tetragonal, hexagonal and trigonaltrigonal 1200012
27、000 48 48 P P Cubic Cubic 2400024000 96 96 I I Cubic Cubic 4800048000 192 192 F F Cubic Cubic粉末确定结构极限 DivideVmaxby2ifacentricspacegroup!Translatedinmaximalnumberofreflections,thesecorrespondstoapproximately1000to1500reflectionsforapattern(5to1502-theta)witha1.5wavelength.approximately20reflectionspe
28、rxyzrefinedparameter.forsinglecrystal,10reflectionsperparameterisconsideredasnormal.alargervalueforpowderdataisaconsequenceofreflectionoverlapping.粉末确定结构极限同步辐射数据 MinimalFWHMsto0.06oreven0.02-0.01.Multiplythemaximumvolumes(FWHM0.12)by2or6or12.Upto10000ormorereflectionscouldbeextractedToplaywith150-30
29、0independentatoms,450-900xyzrefinableparameters.Tricliniccentrosymmetricalcellsupto60003CubiccellswithFlatticeaslargeas6000003arethetheoreticalupperlimitswhichonecouldexpecttoattainbyusinghighresolutionsynchrotrondata!No study has approached such limits up to now. Largestproblemssolved(upto60indepen
30、dentatoms,200xyzparametersrefined)arealreadyconsiderable.Themaximallimitssuggestedforconventionalin-laboratorydiffractometershavebeenalreadyreachedwithouttoomuchdifficultiesfortriclinic,monoclinicororthorhombiccells.Consequently,onecanpredictexceptionalresultsinaverynearfuturefromsynchrotrondata.粉末确
31、定结构极限The structure determination from powder data is decided!4解晶体结构依靠的物理量是衍射峰的解晶体结构依靠的物理量是衍射峰的F F， 由积分强度由积分强度I I测得，不是每步的强度测得，不是每步的强度Y Y。4关键：关键：把重叠峰分解，获得独立的结构因子把重叠峰分解，获得独立的结构因子F F4可用直接法或派特逊法求解初始结构可用直接法或派特逊法求解初始结构( (倒空间法倒空间法) )。解初始结构提取衍射强度Thesimplesttechnique:byhand.Peakswerecutoutofthepaperdrawing,th
32、enweighthepiecesofpaperwithabalance.Thepeaksurfaceswerecarefullymeasuredbyaplanimeter.Youcanreallysolvesimpleproblembythesemethods.Nowadays : by whole profile analysis. 基本参数法峰形拟合提取衍射强度基本参数法是根据基本参数法是根据衍射仪的几何参衍射仪的几何参数和光源特征参数和光源特征参数通过卷积来精数通过卷积来精确计算衍射峰形确计算衍射峰形的方法，可以得的方法，可以得到如同在到如同在“理想理想”衍射仪上的精衍射仪上的精确峰位，
33、对准确确峰位，对准确提取衍射强度也提取衍射强度也很有好处。很有好处。分峰方法分峰方法Pawley Pawley 法：法：把各把各I Ik k作为精修参数作为精修参数衍射峰位由晶胞参数算出；衍射峰位由晶胞参数算出； 指定峰形函数及峰延续范围指定峰形函数及峰延续范围(FWHM(FWHM的倍数的倍数) )优点优点：不需结构模型：不需结构模型缺点缺点：精修参数太多：精修参数太多, ,计算量大计算量大, ,偏差大。偏差大。 常用程序常用程序:ALLHKL:ALLHKLLe BailLe Bail法法衍射峰位由晶胞参数算出衍射峰位由晶胞参数算出指定峰形函数指定峰形函数G Gk k及峰宽范围及峰宽范围设定各
34、衍射峰有相同的强度设定各衍射峰有相同的强度( (如如100100) )从从 及及G Gk k可得可得Y Yc cikik, , 可得衍射谱可得衍射谱 以晶胞参数及峰形参数为变量作最小二乘拟合以晶胞参数及峰形参数为变量作最小二乘拟合从最佳拟合谱上得各：从最佳拟合谱上得各：按按 分配实测谱分配实测谱, , 得各得各进而得新的进而得新的 , , 各各 巳不相同巳不相同重复以上步骤至重复以上步骤至 R R 最小最小, , 即即 ， 完成分峰完成分峰优优点点：精精修修参参数数少少，仅仅晶晶胞胞参参数数，峰峰形形参参数数等等十十数数个个，收收敛敛速速度度快快，计计算算工工作作量量少少，结结果准。果准。缺缺
35、点点：有有相相同同( (极极相相近近) )位位置置衍衍射射峰峰的的 最最终终是是相相等等的的, ,需需剔剔除除。因因原原设设定定不不严严格格( ( 均相等均相等) )而造成。而造成。Le BailLe Bail法较法较PawleyPawley法应用广泛法应用广泛常用程序：常用程序：FULLPROFFULLPROF，EXTRAEXTRA空间群确定根据提取出的相应于确定指标的衍射强度确定消光规律根据消光规律推断可能的空间群空间群确定根据提取出的相应于确定指标的衍射强度确定消光规律根据消光规律推断可能的空间群电子密度与结构因子散射函数可以看成是电子密度函数的Fourier变换。根据Fourier变换
36、理论，电子密度是散射函数（模和相角)的逆变换：F(hkl)= fiexp(2ihxi+kyi+lzi)=A(hkl)+iB(hkl)(xyz)=(1/V)F(hkl)exp(-2ihx+ky+lz)(xyz)=(1/V)|F(hkl)|Cos(2hx+ky+lz-(hkl)晶体结构:结构因子F(hkl)晶体结构与粉末衍射强度的关系其中：其中：Y Yikik 反射反射k k对净强度的贡献；对净强度的贡献；ss 标度因子，同一实验条件下为常数；标度因子，同一实验条件下为常数；m mk k多重性因子，由晶体对称性决定的整数；多重性因子，由晶体对称性决定的整数；P Pk k 择优取向因子；择优取向因子
37、；L Lk kLorentzLorentz 偏极化因子，是衍射角的函数；偏极化因子，是衍射角的函数；F Fckck 结构因子；结构因子；f f(x)(x)峰形函数。峰形函数。 F(hklF(hkl)=)= gif fi iexp(2exp(2ihxihxi i+ky+kyi i+lz+lzi i) )直接法基本原理直接法的基本原理 根据实验衍射强度只能得到结构因子的模 -结构振幅，而不能得到结构因子的相角。直接法基本原理实验中可得到比未知结构参数多的衍射强度数据, 从而结构振幅和相角之间存在相互关联 。直接法是根据结构振幅与相角的相互关联, 推演出实验中无法测定的相角信息, 进而测定晶体结构的
38、方法。直接法是公认最成功, 应用最广的晶体结构测定方法 。 两位从事直接法研究的科学家H.Hauptman和J.Karle获得诺贝尔化学奖。直接法3 3 个基本假设：个基本假设：(1) (1) 电子密度在单胞总是正的。电子密度在单胞总是正的。(2) (2) 单胞由分离的原子组成。单胞由分离的原子组成。(3) (3) 原子的位置是在整个单胞内均匀分布的随原子的位置是在整个单胞内均匀分布的随机变量。机变量。 衍射强度数据个数大大超过未知原子坐标参衍射强度数据个数大大超过未知原子坐标参数，可以用概率论推导衍射的相角。数，可以用概率论推导衍射的相角。直接法归一化结构因子的模归一化结构因子的模Theta
39、ngentformulaThetangentformulaS S1关系：关系：U U2H2H 2 2 2 2U UH H H H2 2 2 2-1-1-1-1三重相角三重相角关系：关系：f f f fHH+f f f fKK+f f f f-H-K-H-K 0 0 0 0归一化结构因子归一化结构因子直接法金刚石结构:空间群Fd3m,有对称中心,相角问题转化为+/-号确定(对所有中心对称空间群)结构因子表述为F(hkl)=8fcos2pi(h+k+l)/8,hkl|F|U|signrelation1118f(2)-1/2(1)-1/2-fixed2208f1-(551)-(331)=(220)4
40、008f1?3318f(2)-1/2(1)-1/2+(440)-(11-1)=(331)4408f1+S S1关系关系5518f(2)-1/2(1)-1/2-(440)-(-1-1-1)=(551)8008f1+S S1关系关系.直接法结构分析主要步骤1.数据还原,计算归一化结构因子|EH|。选出|EH|较大的衍射。2.规定三个确定原点的衍射的相角, 并根据不等式关系，符号关系等得出(或根据随机方法产生)若干|EH|较大的衍射的相角 (起始套)。3.应用正切公式进行相角扩充推演。4. Fourier 变换计算 E 图。5.在 E 图中寻峰,找出可能的原子位置。并根据结构化学知识分析结果。 6.
41、利用全部结构振幅和相角数据计算电子密度函数,进行原子坐标修正。电子密度计算F(hkl)= fiexp(2ihxi+kyi+lzi)=A(hkl)+iB(hkl)(xyz)=(1/V)F(hkl)exp(-2ihx+ky+lz)(xyz)=(1/V)|F(hkl)|Cos(2hx+ky+lz-(hkl)Patterson函数法Patterson函数计算函数计算:P(uvw)=|F(hkl)|2cos2p(hu+kv+lw)知道振幅，不用相角信息就能计算。Patterson图物理意义图物理意义:在点(x,y,z)的电子密度与点（x+u,y+v,z+w）处的电子密度的卷积。Patterson函数Pa
42、tterson函数法Patterson图图特点：特点：显示结构中所有的原子间矢量。原子数N大时变得很复杂(N2个峰)。峰高度与Z2成比例,因此重原子间矢量容易发现。Patterson图图作用：作用：通常用于重原子位置测定。一旦重原子被定位，假设散射由重原子支配可以估算相角。根据估算相角计算电子密度图并寻峰可以进一步定位更轻的原子位置从而最终确定全结构。其它方法Earlystudies(DLS,METAPOCS,INSIGHT,MNDO,THEO)Modellocationwithoutenergyminimization(PATSEE,DIRDIF,grid-search,ROTSEARCH,
43、P-RISCON,MonteCarlo,OCTOPUS,simulatedannealing,geneticalgorithm)Crystalpackingconsiderations(PMC,PROMET)abinitioprediction(cell+chemicalformula)(GASP,GULP)Hybridapproach(FOCUS)粉末衍射晶体结构分析可行性（1）随着实验设备的改善，新的结构分析算法和计算机硬件环境的发展，粉末方法结构分析得到了飞速发展。（2）衍射空间的信息结合正空间的信息可以大大提高结构测定的成功率。如利用化合物中键长、键角、价键、配位多面体、刚性集团的信息
44、和原子间作用势能关系等信息. (3) 和电子衍射、NMR和其它实验方法结合使用。（4）模拟退火算法是已经被证明适合解大规模组合优化问题和粉末衍射结构分析的有效算法，具有描述简单、使用灵活、运用广泛，运行效率高和较少受初始条件限制等优点，且特别适合并行计算。(5)遗传算法的特点是在搜索过程中不容易陷入局部最优，能以很大概率找到最优解。由于它固有的并行性，非常适用于大规模并行计算机。粉末衍射晶体结构分析可行性粉末衍射晶体结构分析仍然存在许多困难挑战和机遇共存粉末衍射结构分析流程数据处理数据处理由晶体结构计算由晶体结构计算粉末衍射图粉末衍射图指标化指标化空间群确定空间群确定峰形拟合提取峰形拟合提取衍射强度衍射强度Patterson函数法函数法直接法直接法电子密度图电子密度图计算和寻峰计算和寻峰坐标空间结构约束坐标空间结构约束表示和变换表示和变换坐标空间搜索坐标空间搜索模拟退火模拟退火遗传算法遗传算法化学结构信息化学结构信息结构模型结构模型Rietveld精修精修差值电差值电子密度子密度数据收集数据收集谢谢!
