Модуль обработки данных дифрактограмм для электронного журнала. Нахождение дифракционных максимумов

Abstract

Актуальность разработанного модуля обработки дифрактограмм заключается в том, что на сегодняшний день обработка данных является неотъемлемым процессом при проведении физического эксперимента, в то же время, как правило, специализированное программное обеспечение поставляется только вместе с дорогостоящим оборудованием и недоступно среднестатистическому исследователю. Специалисты в области материаловедения используют значительное количество различных программ для обработки данных, в частности, генерируемых рентгеновскими дифрактометрами, электронными микроскопами и другими видами приборов. Как правило, разные производители используют различные форматы представления данных, обработкой которых занимаются специалисты, понимающие аппаратные ограничения, физические принципы анализа, а также возможные неточности и погрешности, интерпретация нередко требует формирования гипотез. Как правило, оператор каждого отдельно взятого прибора не является специалистом в узко поставленной предметной области, поэтому сложно сказать, какие именно фрагменты данных важны для пользователя (заказчика). Консолидация данных с различных источников позволяет уменьшить количество времени для анализа экспериментальных результатов; количество необходимого программного обеспечения, используемого для анализа, позволяет повысить качество анализа; нередко возможно нахождение неявных закономерностей. В этой связи видится актуальным создание модуля для сбора и хранения данных об экспериментах и результатах анализа различными методами. Кроме того, в условиях сложности закупочных процедур специализированного программного обеспечения видится актуальным вопрос создания отечественных решений. Рентгенофазовый анализ является распространённым повсеместно, исходя из этого в данной работе демонстрируются результаты создания программного модуля электронного журнала экспериментов, который позволяет оценить положения дифракционных максимумов, т. е. провести экспресс-анализ лабораторных образцов, полученных в ходе экспериментов. Целью разработки является централизованное хранение экспериментальных данных, связанных с получением твердых кристаллических материалов, и для первичного анализа. Объектом исследования является рентгеновские дифрактограммы. Предметом исследования является определение положения рефлекса на дифрактограмме. Методы: анализ и оценка уже разработанных решений, а также существующей литературы; апробирование существующих алгоритмов для анализа данных, нахождения дифракционных максимумов на дифрактограмме. Результаты. Разработан модуль для первичного профильного анализа дифрактограмм для электронного журнала, который позволяет приблизительно определить интенсивность и положения дифракционных максимумов, по которым можно установить фазовый состав исследуемых порошков, а при известных корундовых числах – количественный состав; проведено сравнение с повсеместно используемым программным обеспечением. Разработанное цифровое решение позволяет: сократить время на анализ экспериментальных данных, уменьшить количество используемого программного обеспечения, упростить процесс определения фазового состава синтезируемых порошков в рамках серии, повысить эффективность проведения экспериментов и исследований. Таким образом, разработанное решение является актуальным и востребованным инструментом для исследователей, занимающихся синтезом твердых кристаллических материалов.