應用分享-晶體日記（二十九）

APEX6隨寫-從得到正確的晶胞到得到想要的晶胞

布魯克X射線部門 張振義

晶胞也許在很多同學的眼里，就是點一下?？赡芤驗榘迪洳僮魈?，大多數(shù)同學都沒有把這一步當回事。

然而單晶XRD的絕大部分隱蔽的問題都在這里，而這里也恰好是用到了晶體學本身主要的步驟。所以這一步遠沒有同學們想的那么簡單。

當然重申一點：定晶胞不是什么看指標化率，就去決定這個晶體能不能收，能不能解。這是很扯的傳統(tǒng)。

一、定晶胞的邏輯

定晶胞的邏輯是：從衍射點的倒空間的排布反推晶胞參數(shù)。意思是你給的衍射點不對，那就不可能得到正確的晶胞。遇到稍微復雜的晶體，操作用于Index的衍射點就成了重要的操作步驟。

當然如果你實在不愿去懂里面的邏輯，那就直接Auto模式吧，剩余的部分可以不用看。APEX6自動的設置很多，只不過不全是自動。怎么用決定權在你自己。

二、APEX6可操縱的衍射點

APEX6（之前的版本其實相同） 有哪些方式可以操縱衍射點？

1、Harvest

Harvest 里其實有不少功能。高質量的晶體，怎么操作差別都不大；但晶體學的世界，從來都充滿了不完備。遇到復雜晶體，第一步就必須把好關，否則只會徒增后續(xù)麻煩。

1，如果遇到衍射各向異性，起始衍射圖質量可能很差，無論如何也定不出有效晶胞。這時可以更換起始衍射圖，甚至用多次不同角度的 harvest，去挑選衍射點排布好的那一組。

2，如果衍射圖上很多點很弱，為了獲得準確的衍射信息，可以調整小的信噪比 Min I/σ(I)。這一步對超結構或孿晶的晶胞計算影響很大。當然，對某些特殊結構，也可以適當提高 Min I/σ(I)，但絕不能為了 “刷高指標化率" 而自欺欺人。

3，對于無機小晶胞晶體，為了得到更準確的晶胞參數(shù)，應盡可能采集更多衍射點。這里是 “輪數(shù) × 每輪衍射圖張數(shù)" 的關系。但如果晶體沒粘穩(wěn)，甚至出現(xiàn)曲線排列的衍射點，輪數(shù)越多，引入的麻煩反而越大。

4，如果衍射圖上出現(xiàn)粉末環(huán)、冰環(huán)，或名的散射信號干擾，可以設定 excluded shells（分辨率屏蔽區(qū)間）。注意這里是復數(shù) shells，意味著可以添加多個區(qū)間。比如粉末環(huán)蓋住了 1.2–1.3 ? 和 2.2–2.3 ?，就可以把這兩段都設為排除區(qū)域。

5，如果做的是高壓實驗，可以通過觀察 Mask 范圍，判斷高壓 DAC 在積分時應設置的角度。

6，如果探測器上有明顯噪點，比如宇宙射線、非衍射點噪聲，或是同步輻射數(shù)據(jù)，可以用 save reflections that only span images 排除掉隨機出現(xiàn)的假信號。

7，如果晶體本身就有問題，比如非周期性衍射點過多、存在明顯孿晶，想定出一個 “正確" 的晶胞，自然要用到 RLATT 里的衍射點手動編輯。

APEX 6提供了諸多的選擇工具和分組方法。這里的邏輯如同英語一樣十分之簡單。個人喜歡Lattice Plane Selection，也有老師喜歡 Lattice Selection。但達到的目的都一樣，拆分出自己認為是單獨晶體的衍射點。

當然還有更高級的通過Periodic （Modula）Coordinates坐標系的方法。

2、Index

拿到用于定晶胞的衍射點只是第一步，下一步才是運算（Index）。Indexing 本質上是 “暗箱操作"，但遇到復雜情況時，我們依然可以通過參數(shù)調整，得到想要的晶胞。

1，同步輻射的數(shù)據(jù)經(jīng)常會出現(xiàn)beamcenter或者旋轉roll angle不對的情況，那么我們就可以調整實際的beamcenter和roll angle。

2，對于Indexing特別的難的情況，比如超大的晶胞，孿晶之類，超亂的混合晶體之類的。 Least Squares是個很好的方法，設定目標檢索的范圍。

衍射點對了，定晶胞就不會有什么太大的困難，剩下的只是單純的運算。

Indexing 給出的晶胞參數(shù)是初晶胞，并不涉及晶系和 Bravais 格子的判斷。只靠幾何外形去定對稱性，很容易出錯 —— 因為外形對稱不表示內部結構對稱，這種情況在小分子里其實并不少見。結尾的判斷，只有在數(shù)據(jù)還原和結構解析階段才能真正敲定。

3、Bravais Lattice

Bravais 格子的選擇并不簡單，但一旦確定了類型，就可以直接選定。對于存在復雜贗對稱性的情況，同一晶系下可能有不同的 a/b/c 軸設定，選錯了，對后續(xù)數(shù)據(jù)還原同樣沒有幫助。APEX6 在這方面提供了更多選項。 

4、Transformation

當然你還遇到軟件給出的晶胞參數(shù)排序or角度不是你想要的情況，這時如果你知道自己在做什么就可以很方便地的對晶胞參數(shù)進行操縱。放大，縮小，換順序，轉角度都可以在transformation里進行修改。

當然晶胞對不對，還是要看衍射點的。衍射點不符合，你做出一個再漂亮的晶胞也沒有用。

三、定晶胞的隱藏方法

定晶胞還有一個隱藏方法：CELL_NOW。它和 Least Squares 思路基本一致，只是多了 domain 相關功能。如今 APEX6 已經(jīng)把 Domain 找孿晶晶胞的功能做成了 GUI，CELL_NOW 用得少了，但它內部仍有更多可調參數(shù)，適合深度調試。

總而言之，面對復雜數(shù)據(jù)時，只要清楚自己在做什么、知道該怎么做，數(shù)據(jù)才能被妥善處理。不是點一下不行就說數(shù)據(jù)不行。

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