XRD 衍射匹配说明

概述

XRD（X 射线衍射）物相鉴定是材料表征的核心手段。本平台基于 pymatgen 从全量材料的 CIF 晶体结构预计算衍射峰， 构建覆盖 HEA / TRA / ELA 多数据集的 XRD 库。你只需粘贴实验测得的衍射峰 2θ（°）列表， 系统即按峰位与强度相似度返回最相近的晶体结构，辅助快速物相鉴定。

• 输入：2θ 列表（可带强度 2θ:强度），支持逗号 / 空格 / 换行分隔。
• 输出：候选材料（MP-ID、数据集、F1、查全率、匹配峰及 hkl），可展开查看完整衍射图。
• 多靶材：支持 Cu / Mo / Co / Cr / Ag 等常见靶材，衍射峰位置随波长变化。

靶材选择

不同靶材波长不同，衍射峰的绝对位置随之改变；选型需结合样品的吸收系数、铁磁性与分辨率需求。

匹配原理

检索采用「三强峰优先」策略：每个材料在数据库中预存其 三强峰（按强度由强到弱峰 1 ≥ 峰 2 ≥ 峰 3）。 你的实验峰也取强度最高的 3 个作为搜索关键，优先在主库三强索引上召回候选，再取候选完整图谱匹配其余峰， 以 F1 与 查全率 排序。

• 三强峰：建议直接提供三强峰（强度最高的 3 个）；至少需 3 个峰方可检索。
• 三强命中：候选材料三强峰中与查询关键峰匹配的个数（0–3），排序的首要依据。
• 查全率：你的实验峰中被解释的比例，越高越可信。
• F1：查准率与查全率的调和平均，兼顾命中与精简。
• 峰位容差：默认 0.7°，控制峰位匹配的允许偏差。
• hkl 标记：六方 / 三方晶系为 4 指数 Miller-Bravais，其余为 3 指数。
• 排序优先「三强命中数 → F1 → 查全率」。

API 端点

XRD 衍射匹配通过统一端点提供，按传入参数自动切换三种模式：匹配模式（传 peaks，按实验峰检索相似材料）、图谱模式（传 mp_id，返回该材料完整衍射峰）、浏览模式（均不传，返回前 N 条默认列表）。参数优先级为 peaks > mp_id > 浏览。匹配与浏览结果均按 mp_id 跨数据集去重：同一材料在多个数据集（HEA / TRA / ELA）有记录时只保留优先级最高的一条（HEA → TRA → ELA）。速率限制与错误响应遵循平台统一策略，详见 API 端点文档。

查询参数

匹配模式：按衍射峰匹配材料

curl "https://heas.labs.gt.ac.cn/api/v1/xrd?peaks=21.2,44.5,64.8:80&tolerance=0.7&limit=50&target=CuKa"

{
  "success": true,
  "query": {
    "peaks": [{"t":21.2,"i":80},{"t":44.5,"i":50},{"t":64.8,"i":30}],
    "tolerance": 0.7
  },
  "count": 1,
  "results": [
    {
      "mp_id": "mp-16496",
      "type": "HEA",
      "formula": "AlFe3",
      "score": 0.912,
      "strong_hits": 3,
      "recall": 1.0,
      "matched": 3,
      "query_peaks": 3,
      "matched_peaks": [
        {"query_t":21.2,"match_t":21.18,"match_hkl":"(111)","delta":0.02},
        {"query_t":44.5,"match_t":44.52,"match_hkl":"(200)","delta":0.02},
        {"query_t":64.8,"match_t":64.79,"match_hkl":"(220)","delta":0.01}
      ],
      "three_strong": [21.18, 44.52, 64.79]
    }
  ]
}

匹配结果 results[] 字段

图谱模式：获取材料衍射图谱

curl "https://heas.labs.gt.ac.cn/api/v1/xrd?mp_id=mp-16496&target=CuKa"

{
  "success": true,
  "data": {
    "mp_id": "mp-16496",
    "type": "HEA",
    "n_peaks": 28,
    "radiation": "Cu Kα",
    "wavelength": 1.5418,
    "three_strong": [21.18, 44.52, 64.79],
    "three_strong_by_target": {"CuKa": [21.18, 44.52, 64.79]},
    "peaks": [
      {"t":21.18,"i":100,"hkl":"(111)"},
      {"t":44.52,"i":55,"hkl":"(200)"},
      {"t":64.79,"i":35,"hkl":"(220)"}
    ]
  }
}

# XRD pattern
mp_id: mp-16496
type: HEA
radiation: Cu Kα
wavelength: 1.5418 A
# generated using pymatgen
2theta(deg)	intensity(%)	hkl
21.1800	100.00	(111)
44.5200	55.00	(200)
64.7900	35.00	(220)

浏览模式：默认衍射图谱列表

不传 peaks / mp_id 时返回数据库预览列表（仅目录信息，不含完整图谱）。 支持 page + limit 翻页；响应附带 total / page / total_pages 供客户端分页。 同一材料可能同时存在于 HEA / TRA / ELA 多个数据集，浏览列表按 HEA → TRA → ELA 优先级跨数据集去重，仅保留最高优先级的一条（例如某 mp_id 在 HEA 与 TRA 均有记录时只返回 HEA 版本），避免重复列出。

curl "https://heas.labs.gt.ac.cn/api/v1/xrd?limit=10&page=2&target=CuKa"

{
  "success": true,
  "query": {"mode":"browse","target":"CuKa","page":2,"per_page":10},
  "count": 10,
  "total": 170157,
  "page": 2,
  "total_pages": 17016,
  "results": [
    {
      "mp_id": "mp-10001",
      "type": "TRA",
      "element": "W",
      "n_peaks": 18,
      "three_strong": [30.45, 40.12, 65.33],
      "formula": "W"
    }
  ]
}

常见问题

为什么不同靶材结果不同？

衍射峰位置由波长决定，不同靶材（波长不同）下同一材料的 2θ 峰位不同，匹配需使用与实验一致的靶材库。

少量主峰能否匹配？

可以。主峰（前几个强峰）命中即可获得高查全率，系统优先返回能解释最多实验峰的材料。

hkl 中为什么有 4 个数字？

六方 / 三方晶系采用 Miller-Bravais 四指数 (h,k,i,l)，其余晶系为三指数 (h,k,l)，均为标准表示。

浏览模式如何翻页？

浏览模式（不传 peaks / mp_id）支持 limit（每页条数，1–100）与 page（页码，从 1 开始）翻页；响应含 total / page / total_pages 方便客户端分页，网页端预览亦提供上一页 / 下一页导航。

为什么同一个材料只出现一次？

数据覆盖 HEA / TRA / ELA 多个数据集，同一材料可能重复出现。浏览列表按 HEA → TRA → ELA 优先级跨数据集去重，仅保留最高优先级的一条，详情接口则按 mp_id + 数据集精确定位、不受去重影响。