Artemis进行EXAFS拟合的基本操作

说明:ArtemisXAFS数据拟合是重点也是难点,通过拟合可以得到配位数N、原子间距离R、无序度σ2、振幅衰减因子S02、能量原点的位移ΔE0等结构参数。

本次介绍内容包含四部分:

一、利用Artemis程序进行EXAFS拟合的一般步骤

二、Artemis拟合基本流程

三、Artemis数据拟合基本操作

四、拟合结果

Artemis进行EXAFS拟合的基本操作
一、利用Artemis程序进行EXAFS拟合的一般步骤

输入文件为不加权的EXAFS振荡函数χ(k)

Artemis本身不能进行EXAFS的原始数据处理(如背景扣除等

基于FEFF计算的理论散射振幅和相移,对EXAFS数据进行最小二乘法非线性拟合(很容易局部最小,适当人为干预是必要的)

基本功能相当于原来UWXAFS软件包的FEFFIT程序(M. Newville),后来Bruce加入了图像用户界面(GUI)

内嵌有AtomsFEFF62个子程序,但不包括FEFF8及更高版本。

二、Artemis拟合的基本流程
Artemis进行EXAFS拟合的基本操作
三、Artemis数据拟合基本操作

1. 打开Artemis,我们会用到以下窗口。

Artemis进行EXAFS拟合的基本操作

2. 导入需要拟合的数据:File →open project or data 选择Athena导出的数据,或者直接点击data setAdd,选择Athena导出的数据。

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3. 导入模型文件,点击Feff calculationAdd,选择模型文件(cif),选择中心原子,点击Run AtomsRun Feff之后就可以得到拟合使用的path

Artemis进行EXAFS拟合的基本操作

4. path惊醒一个简单的预览,选中所有path,点击|χ(R)| Plot paths,得到所有path的预览图,与样品数据进行对比选择合适的path。将使用的path拖入到data窗口。

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5. 对导入的path设置拟合参数,我们将S02固定为0.87(通过foil样品得来),对N、ΔE、ΔR、σ2命名并guess(小技巧:N是无法命名的只能输入固定值,在固定S02时会需要额外加入Nguess值,可以将其输入至S02命名处,并与S02值相乘,这样拟合结果就会显示N

Artemis进行EXAFS拟合的基本操作
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6. 点击fit拟合初步拟合看一下。

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可以看到还不错,不过有一点点的小问题,Happiness = 95.47/100Used 7 of 9.938 independent points for a penalty of 4.528。好的那我们对窗口范围进行一下调整。

7. 调整window-rmax33.3,再fit

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Reduced Chi-square单一无法判定拟合结果的好坏;在拟合过程中如果变小,说明拟合结果更优;

R-factor <0.02 good0.02-0.05 模型稍有差异或数据质量欠佳;0.05-0.1 模型偏差大或数据质量很差;>0.1 模型需要更换

Prefect!拟合结束(此次拟合使用的ΔE为一个变量,如果拟合不好可以更改为两个变量提高拟合精度)

四、拟合结果合理性判断(需要经验)

带有强烈主观色彩,因不同体系而异,但也仍然存在一些客观判据,如:

E0应该在-10+10 eV的范围,过大则不合理(其误差往往很大,误差不应作为判据)

同一样品中不同路径的E0应相差不大,同一系列样品中同一种配位的E0应接近。

实际拟合中,σ2合理范围为:常温下金属MO键应该在0.0025Å2及以上;MS键应该在0.003 Å2及以上;MM键应该不小于其对应的foil值;同种配位更远壳层的σ2应该会大于最近邻位。

混合物相中,配位数是加权平均后的结果,拟合得到的配位数并不等于实际的周围原子个数。

待拟合参数大于独立点数Nidp=R×(2R×k)/π

注:曲线吻合好,不代表拟合就一定可靠,必须同时得到的参数是合理的。

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