JPH0827246B2 - Data processing method in X-ray diffraction measurement - Google Patents
Data processing method in X-ray diffraction measurementInfo
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- JPH0827246B2 JPH0827246B2 JP63306711A JP30671188A JPH0827246B2 JP H0827246 B2 JPH0827246 B2 JP H0827246B2 JP 63306711 A JP63306711 A JP 63306711A JP 30671188 A JP30671188 A JP 30671188A JP H0827246 B2 JPH0827246 B2 JP H0827246B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばX線回折装置で試料の結晶化度を測
定する場合等におけるデータ処理方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a data processing method in the case of measuring the crystallinity of a sample with an X-ray diffractometer, for example.
(従来の技術) 結晶化度は、高分子(化学合成繊維、天然繊維など)
の性質にかかわる重要なパラメータであり、物理的には
試料に含まれる非結晶質の重量の、結晶質と非晶質を含
めた試料全重量に対する比率で定義する。(Prior art) The degree of crystallinity is high
It is an important parameter related to the property of, and is physically defined by the ratio of the weight of the non-crystalline material contained in the sample to the total weight of the sample including the crystalline material and the amorphous material.
結晶質と非結晶質とが混在している試料を、X線回折
で測定すると、鋭いピークとして表示される結晶質のプ
ロファイルとなだらかな曲線を描く非結晶質のプロファ
イルが重なりあった測定プロファイルが得られる。When a sample in which crystalline and amorphous are mixed is measured by X-ray diffraction, a measurement profile in which the crystalline profile displayed as a sharp peak and the amorphous profile drawing a gentle curve overlap each other is found. can get.
このプロファイルから、試料の結晶化の度合いを算出
する方法として、次の公式が一般的に用いられている。The following formula is generally used as a method for calculating the degree of crystallization of a sample from this profile.
結晶化度=1/(1+L・Ia/Ic) ……(1) 但し、Ia;非結晶質データの積分強度 Ic;結晶質データの積分強度 K ;定数 結晶化度とは厳密には試料中の結晶部分の質量と非結
晶部分の質量の和に対する結晶部分の質量の比であり、
X線回折データから結晶化度を求めるためには、X線強
度を質量などに置き換える必要があるので、(1)式に
おいて定数Kが導入されている。このKは結晶質と非結
晶質それぞれのX線強度を成分比率に変換するための係
数によって決まり、結晶質の係数をp、非結晶質の係数
をqとすると、K=q/pである。この係数pとqが異な
る場合にKは1以外の数字になるものであって、正しく
はKは実験的に求められるものである。しかしながら特
定の製品の品質管理などに用途を限った場合には、K=
1とおくか、(1)式で求まる数値がデータとして扱い
易い値となるようにKを適当に設定してもよい。例えば
全般に結晶化度が高く、試料相互間の結晶化度の差が小
さい試料の場合、Kを大きな値に設定しておくとIaの小
さな差異が結晶化度の差として大きく表れ、試料相互の
比較がやり易くなる。Crystallinity = 1 / (1 + L · Ia / Ic) (1) However, Ia: integrated intensity of amorphous data Ic; integrated intensity of crystalline data K; constant Strictly speaking, the degree of crystallinity is in the sample. Is the ratio of the mass of the crystal part to the sum of the mass of the crystal part and the mass of the non-crystal part of
In order to obtain the crystallinity from the X-ray diffraction data, it is necessary to replace the X-ray intensity with mass or the like, so the constant K is introduced in the equation (1). This K is determined by the coefficient for converting the X-ray intensities of the crystalline and the amorphous into the component ratio, and if the coefficient of the crystalline is p and the coefficient of the amorphous is q, then K = q / p. . When the coefficients p and q are different from each other, K becomes a number other than 1, and K is properly obtained experimentally. However, if the application is limited to quality control of a specific product, K =
It may be set to 1, or K may be appropriately set so that the numerical value obtained by the equation (1) becomes a value that can be easily handled as data. For example, in the case of a sample having a high crystallinity in general and a small difference in crystallinity between samples, if K is set to a large value, a small difference in Ia appears as a difference in crystallinity, and the difference in crystallinity between samples is large. It becomes easier to compare.
上式の計算を行うには、結晶質プロファイルと非結晶
質プロファイルのデータの積分強度を個々に求めなけれ
ばならない。従来は、測定プロファイルのデータから非
線形最小二乗法を用いてモデル関数のパラメータを決定
し、そのモデル関数によって結晶質プロファイルのピー
クの形状を表し、結晶質プロファイルと非結晶質プロフ
ァイルを分離していたが、実際のプロファイルは色々な
パターンがあり、適当なモデル関数を仮定するのは仲々
困難であり、単純なモデル関数でパラメータを変更させ
た程度ではなかなか実際の測定プロファイルに一致させ
ることが難しいと云う問題があった。In order to calculate the above equation, the integrated intensities of the crystalline profile and the amorphous profile data must be determined individually. Conventionally, the parameters of the model function were determined from the data of the measurement profile using the nonlinear least squares method, and the shape of the peak of the crystalline profile was expressed by the model function, and the crystalline profile and the amorphous profile were separated. However, there are various patterns in the actual profile, it is difficult to assume an appropriate model function, and it is difficult to match the actual measurement profile by changing the parameters with a simple model function. There was a problem to say.
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、結晶質プロファイルと非結晶質プロファイ
ルを測定プロファイルからより適正に分離し、結晶化度
の測定精度を向上させることを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to more appropriately separate a crystalline profile and an amorphous profile from a measurement profile, and improve the measurement accuracy of crystallinity.
(課題を解決するための手段) X線回折パターンがピーク状の回折パターンとハロー
パターンとが重なったパターンである場合において、X
線回折パターンのデータに対してスムージング処理を行
って上記X線回折パターンから引算して得られるピーク
プロファイルデータに対して、標準のプロファイルを求
め、その標準のプロファイルとの差が基準値以下になる
ように上記スムージング処理のスムージング強さを変え
てスムージング処理を試行することにより、X線回折パ
ターンをピークパターンとハローパターンとに分離する
ようにした。(Means for Solving the Problem) When the X-ray diffraction pattern is a pattern in which a peak diffraction pattern and a halo pattern overlap, X
A standard profile is obtained for peak profile data obtained by performing a smoothing process on the data of the line diffraction pattern and subtracting it from the above X-ray diffraction pattern, and the difference from the standard profile is below a reference value. The X-ray diffraction pattern was separated into a peak pattern and a halo pattern by changing the smoothing strength of the smoothing process and trying the smoothing process.
(作用) X線を試料に照射し、試料で回折された回折X線を検
出すると、波長λのX線は格子面間隔dの試料内結晶で
回折された時、ブラッグの条件式2dsinθ=nλを満た
す回折角θにおいて強い検出強度が得られる。こゝで回
折X線の強度は、回折に関与する結晶粒が適当に成長し
ていて数が多い程強くなり、回折線のピークが鋭くな
る。他方結晶が微細になると回折ピークの幅が広がり、
非結晶質になると回折パターンが低くなだらかなプロフ
ァイル(ハローパターン)を示すようになる。即ち、試
料内の結晶化度が高い程測定プロファイルに鋭い検出ピ
ークが現れハローパターンが弱まってくる。このことを
利用して試料の結晶化度を測定している。本発明はこの
結晶化度の測定において、上記の回折ピークを測定プロ
ファイルから分離する方法に関する発明である。(Operation) When the sample is irradiated with X-rays and the diffracted X-rays are detected by the sample, when the X-rays with the wavelength λ are diffracted by the crystals in the sample with the lattice spacing d, the Bragg's conditional expression 2d sin θ = nλ A strong detection intensity is obtained at a diffraction angle θ that satisfies Here, the intensity of the diffracted X-ray becomes stronger as the number of crystal grains involved in the diffraction grows appropriately and the number becomes larger, and the peak of the diffracted line becomes sharper. On the other hand, when the crystal becomes finer, the width of the diffraction peak widens,
When it becomes amorphous, the diffraction pattern becomes low and it shows a gentle profile (halo pattern). That is, as the crystallinity in the sample is higher, a sharp detection peak appears in the measurement profile, and the halo pattern becomes weaker. This is utilized to measure the crystallinity of the sample. The present invention is an invention relating to a method for separating the above diffraction peak from a measurement profile in the measurement of the crystallinity.
本発明は、画面に表示されたX線回折の測定プロファ
イルからハローパターンとして現れる非結晶質プロファ
イルを適正に想定し分離するため、画面上で回折角方向
に適当間隔で選択した多数のサンプリング点でX線強度
を読み取り、スムージング処理を行うものである。スム
ージング処理によって、短周期の変動が消去されるの
で、元来ゆるやかで滑らかな変化を示すハローパターン
だけが抽出されて残ることになる。この方法は、あらゆ
る測定プロファイルパターンに適応することができ、モ
デルパターンを仮定することなしに非結晶プロファイル
の想定をより適正に行うことができる。The present invention properly assumes and separates the amorphous profile that appears as a halo pattern from the measurement profile of X-ray diffraction displayed on the screen, and therefore, at a large number of sampling points selected at appropriate intervals in the diffraction angle direction on the screen. The X-ray intensity is read and smoothing processing is performed. The smoothing process erases short-cycle fluctuations, so that only halo patterns that originally show a gentle and smooth change are extracted and remain. This method can be adapted to any measured profile pattern and can make a better assumption of an amorphous profile without assuming a model pattern.
(実施例) 第1図に本発明の一実施例の構成図を示す。第1図に
おいて、1は試料にX線を照射しその回折X線の回折角
θにおける検出強度を測定するX線回折装置、2はX線
回折装置で得られたデータをディジタル信号に変換する
インターフェイス、3はX線回折装置から得られたデー
タを処理するCPU、4はデータを記憶するメモリ、5は
測定データ及び演算結果を表示する表示装置、6は演算
パラメータ及び表示装置の画面から演算に用いる測定デ
ータを入力する入力装置である。(Embodiment) FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an X-ray diffractometer for irradiating a sample with X-rays and measuring the detection intensity of the diffracted X-rays at a diffraction angle θ, and 2 is data for converting the data obtained by the X-ray diffractometer into digital signals. Interface 3 is a CPU for processing the data obtained from the X-ray diffractometer, 4 is a memory for storing the data, 5 is a display device for displaying the measurement data and the calculation result, 6 is a calculation parameter and calculation is performed from the screen of the display device. It is an input device for inputting measurement data used for.
測定データの処理動作を第2図のフローチャートを用
いて説明する。メモリ4には各試料について、夫々幾つ
かの回折ピークがファイルに分けて格納してあるので、
その中から目的の試料の結晶化度測定に適当なピークの
データを納めたファイルを指定し、表示装置5に表示さ
せる(ア)。表示されたプロファイル(第3図a参照)
を見ながらスムージングを行うサンプリング間隔,点数
及び演算回数を決め入力装置6で設定する(イ)。非結
晶質プロファイルのスムージング演算を行い非結晶質プ
ロファイルを求める(ウ)。得られた非結晶質プロファ
イル(第3図b)と測定プロファイル或は測定プロファ
イルから非結晶質プロファイルbを引算した結晶質プロ
ファイル(第3図c)を一緒に表示し(第3図参照)、
(ウ)で行われた演算処理が適正であったかどうか画面
から目視判断する(エ)。第3図の例では測定プロファ
イルから設定された非結晶質プロファイルを引算したピ
ークのプロファイルcは左側に裾を引いており、設定さ
れた非結晶質プロファイルの頂上が低く設定され過ぎて
いる。即ち、スムージングが強過ぎたことを示してい
る。適正でなかったならば、動作(イ)に戻り再度スム
ージング演算を行う。適正であったら前述した(1)式
により結晶化度を計算する(オ)。計算結果を表示装置
5に表示する(カ)。The processing operation of the measurement data will be described with reference to the flowchart of FIG. Since several diffraction peaks for each sample are separately stored in the memory 4 in a file,
A file containing data of peaks suitable for measuring the crystallinity of the target sample is designated from among them and displayed on the display device 5 (a). Displayed profile (see Figure 3a)
While watching, the sampling interval, the number of points, and the number of calculations for smoothing are determined and set by the input device 6 (a). The amorphous profile is smoothed to obtain the amorphous profile (C). The obtained amorphous profile (Fig. 3b) and the measured profile or the crystalline profile obtained by subtracting the amorphous profile b from the measured profile (Fig. 3c) are displayed together (see Fig. 3). ,
It is visually judged from the screen whether the arithmetic processing performed in (c) is proper (d). In the example of FIG. 3, the peak profile c obtained by subtracting the set amorphous profile from the measurement profile has a tail on the left side, and the top of the set amorphous profile is set too low. That is, it indicates that smoothing is too strong. If it is not proper, the operation returns to the operation (a) and the smoothing calculation is performed again. If it is proper, the crystallinity is calculated according to the above-mentioned formula (1) (e). The calculation result is displayed on the display device 5 (F).
上述した実施例では、測定者が非結晶質プロファイル
の分析に用いるサンプリング点を全部手動指定していた
が、サンプリング点の間隔(例;結晶質ピークの半値幅
等を採用),スムージング単位(例;5点等),スムージ
ング回数(例;5回)を指定して、CPU3によって自動的に
サンプリング点を選択させても良い。また、第2図
(エ)のステップの判定方法を例えば、計算から得られ
た結晶質プロファイルのピーク高さと半値幅からガウス
分布関数を想定し、この分布関数と結晶質プロファイル
とのズレ量が予め決めてある或る基準値以下になった時
に適正と判断するようにして、自動的に(エ)のステッ
プを実行させることも可能である。In the above-described embodiment, the operator manually specifies all sampling points used for the analysis of the amorphous profile, but the sampling point intervals (eg, the half-value width of the crystalline peak, etc.), the smoothing unit (eg, 5 points, etc.) and the number of smoothing times (eg, 5 times) may be specified, and the CPU 3 may automatically select sampling points. In addition, the determination method of the step in FIG. 2D is performed, for example, by assuming a Gaussian distribution function from the peak height and half width of the crystalline profile obtained from the calculation, and the deviation amount between this distribution function and the crystalline profile is It is also possible to automatically execute the step (d) by determining that it is appropriate when the value becomes equal to or less than a certain predetermined reference value.
(発明の効果) 本発明によれば、モデル関数を仮定すると云った面倒
な操作を要せず、しかも、主観を混じへずにX線回折測
定で得られた測定プロファイルから非結晶プロファイル
と結晶質プロファイルをより適正に分離することが可能
になったことで、結晶化度の測定精度がより向上した。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is not necessary to perform a troublesome operation of assuming a model function, and furthermore, an amorphous profile and a crystal are obtained from a measurement profile obtained by X-ray diffraction measurement without compromising subjectivity. Since the quality profile can be separated more properly, the measurement accuracy of the crystallinity is further improved.
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は上記実施
例のフローチャート、第3図は回折角と検出強度の相関
を示すプロファイルである。 1……X線回折装置、2……インターフェイス、3……
CPU、4……メモリ、5……表示装置、6……入力装
置。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart of the above embodiment, and FIG. 3 is a profile showing the correlation between the diffraction angle and the detected intensity. 1 ... X-ray diffractometer, 2 ... Interface, 3 ...
CPU, 4 ... Memory, 5 ... Display device, 6 ... Input device.
Claims (1)
ンとハローパターンとが重なったパターンである場合に
おいて、X線回折パターンのデータに対してスムージン
グ処理を行って上記X線回折パターンから引算すること
によりピーク状パターンとハローパターンを分離するに
当たり、上記引算で得られたピーク状パターンのプロフ
ァイルデータから標準のプロファイル形を求め、その標
準のプロファイル形と上記プロファイルデータとの差が
基準値以下になる迄上記スムージング処理をスムージン
グの強さを変えて試行することによりX線回折パターン
をピークパターンとハローパターンとに分離することを
特徴とするX線回折測定におけるデータ処理方法。1. When the X-ray diffraction pattern is a pattern in which a peak-shaped diffraction pattern and a halo pattern are overlapped with each other, smoothing processing is performed on the data of the X-ray diffraction pattern and subtraction is performed from the X-ray diffraction pattern. When separating the peak pattern and the halo pattern by performing the above, a standard profile shape is obtained from the profile data of the peak pattern obtained by the above subtraction, and the difference between the standard profile shape and the profile data is the reference value. A data processing method in X-ray diffraction measurement, wherein the X-ray diffraction pattern is separated into a peak pattern and a halo pattern by performing the smoothing process with varying the smoothing strength until the following.
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