SRM660c六硼(peng)化鑭（粉(fen)末(mo)衍射）標準品的制(zhi)備和(he)分(fen)析(xi)

SRM660c六(liu)硼(peng)化鑭（粉(fen)末(mo)衍射）標準品材料(liao)來源(yuan)：富(fu)含 11 硼的(de)碳(tan)化硼前體(ti)購自(zi)美國(guo)俄(e)克拉荷馬(ma)州(zhou) Quapaw 的 Ceradyne Boron Products LLC。六(liu)硼(peng)化鑭由(you)德(de)國(guo)戈(ge)斯拉爾的(de) H.C Starck GmbH 合(he)成(cheng)。退火由美(mei)國(guo)威(wei)斯康(kang)星(xing)州(zhou)密爾沃(wo)基的 Cerac Inc. 進(jin)行。

認(ren)證(zheng)方法：認(ren)證(zheng)是(shi)使用來自(zi) NIST 構建(jian)的衍射儀 [2] 的(de)數(shu)據進(jin)行的(de)，並(bing)使用 Rietveld 方法 [4] 通過基本參數(shu)方法 (FPA) [3] 進(jin)行分(fen)析(xi)。這(zhe)些分(fen)析(xi)用於(yu)驗(yan)證(zheng)同(tong)質性並(bing)驗(yan)證(zheng)晶格參數(shu)。經(jing)認(ren)證(zheng)的(de)晶格參數(shu)值與國(guo)際(ji)單(dan)位(wei)制(zhi) (SI) [5] 定義的(de)基本長(chang)度單(dan)位(wei)之(zhi)間(jian)的聯(lian)系(xi)是(shi)使用 Cu Kα 輻射(she)的發(fa)射光(guang)譜作為構(gou)建(jian)衍射剖(pou)面的基礎而建立的(de).使用(yong) FPA，衍射剖(pou)面被建(jian)模(mo)為(wei)描述波(bo)長(chang)光(guang)譜的(de)函(han)數(shu)的卷(juan)積，衍射光(guang)學(xue)的貢(gong)獻，以(yi)及(ji)微觀結(jie)構(gou)特(te)征產(chan)生(sheng)的(de)樣品貢(gong)獻。分(fen)析(xi)來自(zi)發(fa)散光(guang)束儀器的數(shu)據需要(yao)了解衍射角(jiao)和(he)有(you)效的源(yuan)-樣品-檢測(ce)器距(ju)離(li)。因此(ci)，FPA 分(fen)析(xi)中包(bao)含了兩(liang)個額(e)外的(de)模型(xing)，以說(shuo)明樣本(ben)高(gao)度和(he)衰減的影(ying)響(xiang)。基於(yu)對測(ce)量誤(wu)差性質的了解，在(zai)通過統計分(fen)析(xi)分(fen)配的 A 類(lei)不(bu)確(que)定性和(he) B 類(lei)不(bu)確(que)定性的背(bei)景(jing)下(xia)分(fen)析(xi)認(ren)證(zheng)數(shu)據，從(cong)而(er)為認(ren)證(zheng)值(zhi)建立穩(wen)健的不(bu)確(que)定性。

認(ren)證(zheng)程序(xu)：數(shu)據是(shi)使用 2.2 kW 密封銅管收(shou)集(ji)的(de)，該銅管具(ju)有(you)細長(chang)的(de)幾(ji)何形狀(zhuang)，在(zai) 1.8 kW、45 kV 和(he) 40 mA 的功率下運(yun)行。源(yuan)尺(chi)寸約(yue)為(wei) 12 mm × 0.04 mm，可(ke)變(bian)發(fa)散狹縫名義上設(she)置(zhi)為(wei) 0.8°。入(ru)射(she)光(guang)束的(de)軸(zhou)向發(fa)散受到 2.2° 索(suo)勒(le)狹縫的(de)限制(zhi)。測(ce)角器半徑(jing)為 217.5 毫米(mi)。在 0.2 mm (0.05°) 接(jie)收(shou)狹縫前面約 113 mm 處(chu)放置(zhi)壹(yi)個 2 mm 反(fan)散(san)射(she)狹縫。用(yong)石墨後樣品單(dan)色儀過(guo)濾散射的(de) X 射(she)線，並(bing)用閃(shan)爍(shuo)檢(jian)測(ce)器計數(shu)。在數(shu)據收(shou)集(ji)過(guo)程中，樣品以 0.5 Hz 的(de)速(su)度旋轉(zhuan)。該(gai)機器位(wei)於(yu)溫度受控的實(shi)驗(yan)室空(kong)間(jian)內，標稱短(duan)程溫度控制(zhi)為 ± 0.1 K。在(zai)數(shu)據收(shou)集(ji)過(guo)程中使(shi)用(yong)據稱(cheng)精確(que)到 ± 0.15 K 的 Veriteq SP 2000 監(jian)視(shi)器記錄溫度和(he)濕度。來源在記錄任(ren)何認(ren)證(zheng)數(shu)據之(zhi)前，允許在操作條件下平衡(heng)至少(shao)壹(yi)小(xiao)時(shi)。機(ji)器的性能通過使用 SRM 660b 線位(wei)置和(he)線形(xing)標準進(jin)行粉(fen)末衍射 [6] 和(he) SRM 676a 氧化鋁粉(fen)末進(jin)行 X 射(she)線衍射定量分(fen)析(xi) [7] 使用(yong) Cline 等(deng)人(ren)討(tao)論的程序(xu)進(jin)行了鑒定[2]。

在裝(zhuang)瓶(ping)操作期間(jian)，以分(fen)層隨機(ji)方式從(cong)單(dan)位(wei)群體(ti)中選擇了 10 個單(dan)位(wei)的SRM660c六(liu)硼(peng)化鑭（粉(fen)末(mo)衍射）標準品。從(cong) 10 瓶(ping)中的(de)每(mei)瓶制(zhi)備的 2 個樣品中記錄認(ren)證(zheng)數(shu)據，總(zong)共 20 個樣品。從(cong)衍射圖(tu)案的(de) 24 個選定區域(yu)收(shou)集(ji)數(shu)據，每(mei)個區域(yu)包(bao)括(kuo)在 20° 到 150° 的 2θ 範(fan)圍(wei)內可(ke)訪問(wen)的反(fan)射(she)之(zhi)壹。掃(sao)描範(fan)圍(wei)的(de)角寬度是(shi)觀察到的剖(pou)面 FWHM 值的(de) 20 到 30 倍，並(bing)且(qie)選擇提(ti)供至少(shao) 0.3° 2θ 的(de)表觀背(bei)景(jing)跨(kua)越每個峰。選擇的步長(chang)至少(shao)包(bao)括(kuo)高於(yu) FWHM 的八(ba)個數(shu)據點(dian)。在每(mei)個輪廓上花費(fei)的(de)計數(shu)時(shi)間(jian)與觀(guan)察到的衍射強(qiang)度成(cheng)反(fan)比(bi)，從(cong)而(er)實現輪(lun)廓之(zhi)間(jian)的恒定計數(shu)統計。每個樣品的總(zong)收(shou)集(ji)時(shi)間(jian)約為 24 小(xiao)時(shi)。

數(shu)據分(fen)析(xi)：使用(yong) TOPAS [8] 中實(shi)施(shi)的 FPA 方法以及(ji)復制(zhi) FPA 模型(xing) [9] 的基於(yu) NIST Python 的代碼分(fen)析(xi)認(ren)證(zheng)數(shu)據。雖(sui)然 TOPAS 允許使用(yong)結(jie)構模型(xing)進(jin)行 Rietveld 分(fen)析(xi)，但在 Python 代碼中，峰(feng)位(wei)置受空(kong)間(jian)群對稱性的限制(zhi)，以允許細化晶格參數(shu)。最初的(de)分(fen)析(xi)是(shi)使用基於(yu) Python 的代碼在使用(yong) 20 個數(shu)據集(ji)的整(zheng)個套件的(de)全(quan)局改(gai)進(jin)中執行的(de)。這(zhe)允許使用(yong)非(fei)常有(you)利(li)的泊松計數(shu)統計來確(que)定特定於(yu)儀器輪廓函數(shu) (IPF) 的參數(shu)。該分(fen)析(xi)使用(yong)了 Cu Kα1/Kα2 發(fa)射光(guang)譜，包(bao)括(kuo)壹個衛星成(cheng)分(fen)，如 G. Hölzer 等人(ren)所描述的(de)那樣。和(he) Maskil & Deutsch [10,11]。對用於(yu)描述 Cu Kα 發(fa)射光(guang)譜的(de)四(si)個洛倫(lun)茲(zi)輪廓的寬度進(jin)行了改(gai)進(jin)，以評估(gu)後單(dan)色器的影(ying)響(xiang) [2]。兩(liang)對輪廓的 FWHM 比(bi)率，Kα11 與 Kα12 和(he) Kα21 與 Kα22，受限於(yu) Hölzer 報告(gao)的(de)那(na)些。細化了Cu Kα2線、衛星線和(he)“管尾(wei)"[12]的(de)強(qiang)度和(he)位(wei)置。同(tong)樣，約(yue)束被(bei)應(ying)用於(yu) Kα21 和(he) Kα22 線的(de)位(wei)置和(he)強(qiang)度，以按(an)照(zhao) Hölzer 保持整(zheng)體(ti)形狀(zhuang)。使(shi)用(yong)“全(quan)"軸向(xiang)發(fa)散模型(xing)[13]，對入射光(guang)束和(he)衍射光(guang)束約(yue)束為(wei)相(xiang)同(tong)的(de)索(suo)勒(le)狹縫值(zhi)進(jin)行了改(gai)進(jin)。最後，分(fen)析(xi)包(bao)括(kuo)洛倫(lun)茲(zi)尺(chi)寸擴(kuo)大(da)的術(shu)語。除了尺(chi)寸擴(kuo)大(da)項外(wai)，從(cong)該(gai)分(fen)析(xi)中獲(huo)得(de)的參數(shu)值特(te)定於(yu) IPF，並(bing)在後續(xu)分(fen)析(xi)中固定。此(ci)證(zheng)書(shu)中報告(gao)的(de)微晶尺(chi)寸的(de)信(xin)息(xi)值是(shi)從(cong)該(gai)分(fen)析(xi)中獲(huo)得(de)的。

TOPAS 用(yong)於(yu)通過 FPA Rietveld 分(fen)析(xi)單(dan)獨細(xi)化數(shu)據集(ji)。細化的參數(shu)包(bao)括(kuo)比(bi)例(li)因子、用於(yu)背(bei)景(jing)建(jian)模的 Chebyshev 多(duo)項(xiang)式項(xiang)、晶格參數(shu)、試樣位(wei)移和(he)衰減項、洛倫(lun)茲(zi)尺(chi)寸展(zhan)寬項和(he)結構參數(shu)。使用(yong)基於(yu) NIST Python 的代碼，設(she)置(zhi)了第(di)二(er)個全(quan)局細(xi)化以使(shi)用(yong) 20 個數(shu)據集(ji)來獲(huo)得單(dan)個晶格參數(shu)；剖面位(wei)置受空(kong)間(jian)群對稱性約束，允許獨立細(xi)化試樣位(wei)移和(he)透(tou)明度項。使用 NIST 基於(yu) Python 的代碼獲得的(de)晶格參數(shu)和(he)使用 TOPAS 分(fen)析(xi)獲得(de)的(de) 20 個值的平均(jun)值(zhi)在 ± 2 fm 範(fan)圍(wei)內壹致(zhi)。

使用(yong) TOPAS 的分(fen)析(xi)結果(guo)用(yong)於(yu)獲得(de)經(jing)過(guo)驗(yan)證(zheng)的(de)晶格參數(shu)。 Sirota 等人(ren)報道的(de)六硼(peng)化鑭的(de)熱(re)膨脹(zhang)。 [14] 用(yong)於(yu)將晶格參數(shu)值調(tiao)整為(wei) 22.5 °C。數(shu)據的(de)統計分(fen)析(xi)表明，測(ce)量的(de)平均(jun)值(zhi)為 0.415 682 62 nm，k = 2 A 型(xing)擴(kuo)展(zhan)不(bu)確(que)定度為 0.000 000 37 nm。但是(shi)，由於(yu)系統(tong)誤(wu)差導致(zhi)的 B 類(lei)不(bu)確(que)定性必須納入(ru)認(ren)證(zheng)晶格參數(shu)的不(bu)確(que)定性範(fan)圍(wei)內。對認(ren)證(zheng)中使(shi)用(yong)的數(shu)據趨勢(shi)的(de)考(kao)慮導致(zhi)了 B 類(lei)不(bu)確(que)定性和(he)所述(shu)值(zhi)的分(fen)配。

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