El análisis de Le Bail es una técnica de ajuste de perfiles de patrones de difracción completos que se utiliza para caracterizar las propiedades de los materiales cristalinos , como la estructura. Fue inventado por Armel Le Bail alrededor de 1988. [1]
El método Le Bail extrae intensidades (I hkl ) de los datos de difracción de polvo . Esto se hace para encontrar intensidades que sean adecuadas para determinar la estructura atómica de un material cristalino y refinar la celda unitaria y tiene la ventaja adicional de verificar la pureza de fase. Generalmente, las intensidades de los datos de difracción de polvo se complican por la superposición de picos de difracción con espaciados d similares . Para el método Le Bail, la celda unitaria y el grupo espacial aproximado de la muestra deben estar predeterminados porque se incluyen como parte de la técnica de ajuste. El algoritmo implica refinar la celda unitaria, los parámetros del perfil y las intensidades de los picos para que coincidan con el patrón de difracción de polvo medido. No es necesario conocer el factor estructural y los parámetros estructurales asociados, ya que no se consideran en este tipo de análisis. Le Bail se puede utilizar para encontrar transiciones de fase en experimentos de alta presión y temperatura. Generalmente proporciona un método rápido para refinar la celda unitaria, lo que permite una mejor planificación experimental. El análisis de Le Bail proporciona una estimación más confiable de las intensidades de las reflexiones permitidas para diferentes simetrías de cristal.
La determinación estructural cristalográfica se puede lograr de múltiples maneras. La técnica de Le Bail es relevante para los estudios de difracción que implican el uso de una fuente de radiación, que puede ser neutrón o sincrotrón , para recopilar un perfil de difracción de polvo de alta resolución y alta calidad. Inicialmente, se encuentran las posiciones de los picos en los datos. A continuación, se indexa el patrón para determinar la celda unitaria o los parámetros de red . Luego, sigue la determinación del grupo espacial en función de la simetría y la presencia o ausencia de ciertas reflexiones. Luego, se puede utilizar la técnica de Le Bail o Pawley para extraer intensidades y refinar la celda unitaria.
El análisis de Le Bail ajusta los parámetros mediante un proceso de minimización de descenso más pronunciado. En concreto, el método es el análisis de mínimos cuadrados , que es un proceso iterativo que se analiza más adelante en este artículo. Los parámetros que se ajustan incluyen los parámetros de la celda unitaria, el error cero instrumental, los parámetros de ancho de pico y los parámetros de forma de pico. En primer lugar, el método de Le Bail define un valor inicial arbitrario para las intensidades (I obs ). Este valor se establece normalmente en uno, pero se pueden utilizar otros valores. Mientras que las posiciones de los picos están limitadas por los parámetros de la celda unitaria, las intensidades no están limitadas. La ecuación para calcular las intensidades es:
En la ecuación, I obs es la intensidad observada en un paso particular e y i (obs) es el punto de perfil observado. y i (calc) es Un único valor de intensidad puede contener más de un pico. Otros picos se pueden calcular de forma similar. La intensidad final de un pico se calcula como y(calc) = y i (1) + y i (2). La suma se lleva a cabo sobre todos los puntos de perfil contribuyentes para un bin 2-theta particular. El proceso de suma se conoce como partición de intensidad de perfil y funciona sobre cualquier número de picos. La técnica de Le Bail funciona especialmente bien con intensidades superpuestas ya que en este método la intensidad se asigna en función de la multiplicidad de las intensidades que contribuyen a un pico particular.
La elección algo arbitraria de los valores iniciales produce un sesgo en los valores calculados. El proceso de refinamiento continúa estableciendo el nuevo factor de estructura calculado en el valor del factor de estructura observado. Luego, el proceso se repite con la nueva estimación del factor de estructura. En este punto, se refinan la celda unitaria, el fondo, los anchos de pico, la forma de pico y la función de resolución, y se mejoran los parámetros. Luego, el factor de estructura se restablece al nuevo valor del factor de estructura y el proceso comienza nuevamente. El refinamiento estructural puede continuar con técnicas de ajuste de perfil completo o con un tratamiento adicional de la superposición de picos. También se pueden utilizar enfoques probabilísticos para tratar la superposición de picos.
Algunos autores sugieren que la técnica Le Bail explota la información previa de manera más eficiente que el método Pawley. Esto fue una consideración importante en el momento del desarrollo, cuando la capacidad de cómputo era limitada. Le Bail también se integra fácilmente en el software de análisis de Rietveld y forma parte de varios programas. Ambos métodos mejoran los refinamientos estructurales posteriores.
El análisis de Le Bail suele ser parte del software de análisis de Rietveld, como GSAS/EXPGUI. También se utiliza en ARITVE, BGMN, EXPO, EXTRACT, FullProf, GENEFP, Jana2006, Overlap, Powder Cell, Rietan, TOPAS y Highscore.
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