CrystalMaker
結晶 / 分子構造のエネルギーモデリング

CrystalMaker は結晶構造および分子構造を回転可能なアニメーションでダイナミックに可視化します。 CrystalDiffract (粉末回折) と SingleCrystal (X 線、中性子、TEM の単結晶回折) を使えば、CrystalMaker に表示されている任意の結晶構造について回折パターンをメニューコマンドひとつでシミュレーションすることができます。

SingleCrystal
単結晶回折ソフトウェア

SingleCrystal は、単結晶の X 線、中性子、TEM 回折パターンをシミュレートし、同じウィンドウで観測データと比較することができます。CrystalMaker で保存した結晶ファイルから、電子線回折パターンの表示とシミュレートができます。CrystalMaker で結晶構造を回転させると、SingleCrystal 上の回折パターンも回転します。

ファイルのインプット

ライブ回折、ドラッグ＆ドロップ

• CIF：多構造ファイルを含む (多構造の場合、各構造は同一ウィンドウ内に個別の回折パターンとして表示)
• STRUPLO
• CMTX：CrystalMaker テキストファイル。人が読んで簡単に分かる形式で、CIF よりずっと安全
• CMDF：CrystalMaker 7-9 Document
• CMDX：CrystalMaker 10-11 Document
• ダイレクトシミュレーションリンク：CrystalMaker のメニュー Transform > Powder Diffraction コマンドを経由
• XY (スペース区切り) テキストファイル
• CSV テキストファイル
• Rigaku-Scintag ASC 回折計ファイル

回折シミュレーション

X 線、中性子、電子線

• 一定波長 X 線回折 (実験室で使われる従来型の線源)
  強度 (Intensity) は 2θ、d-間隔 (格子面間隔)、1/d または Q-間隔 (2π/d) の関数であらわされる。
• 一定波長中性子回折 (反応炉の中性子源など)
  強度は 2θ、d-間隔 (格子面間隔)、1/d または Q-間隔 (2π/d) の関数であらわされる。
• 一定波長電子回折 (透過型電子顕微鏡の粉末連鎖など)
  強度は 2θ、d-間隔 (格子面間隔)、1/d または Q-間隔 (2π/d) の関数であらわされる。
• エネルギー分散型 X 線回折 (シンクロトロン線源)
  強度はエネルギー、d-間隔 (格子面間隔)、1/d または Q-間隔 (2π/d) の関数であらわされる。
• 時間飛行型中性子回折 (中性子破砕源)
  強度は飛行時間、d-間隔 (格子面間隔)、1/d または Q-間隔 (2π/d) の関数であらわされる。

シミュレーション装置 (Instrument)

バーチャル回折計

• 波長：角度分散型回折
• 検出器の 2θ 角度：エネルギー分散型、および、時間飛行型シミュレーションで使用
• 中性子飛行経路：メートルを単位とする総距離。時間飛行型シミュレーションで使用
• ピークプロファイル：ローレンツ、ガウス、疑似フォークト (変数イータ)、デルタ
• 計測器のピークの広がり：一定波長および EDX シミュレーションにおいては一定値を指定。時間飛行型中性子回折においては指定した装置の解像度 (Δd/d) に基づいて変数が広がる
• ゼロ補正と強度オフセットおよび尺度因子：実測データセットで使用
• バックグラウンド関数：コントロールポイントを編集する直観的な方法でバックグラウンド関数を簡単に指定。指定したバックグラウンドはオンとオフをいつでも切り替え可能
• 対数モードによる強度表示：強度の尺度は線形 (デフォルト) または対数 (Logarithmic) のいずれかを使って表示可能。「フィルム」モードでは、フィルムのガンマパラメータをリアルタイムに調整して写真フィルムの応答をシミュレーション可能

サンプル

バーチャル粉末サンプル

• 結晶構造のフル制御
  CrystalDiffract には、結晶構造を完全に制御できる機能を装備。空間群対称操作、格子定数、非対称単位におけるサイトの分率座標、サイト占有率 (１サイトあたりの占有数は無限)、等方性および異方性原子変位パラメータ (熱振動楕円体) を制御可能。
• 格子定数のリアルタイム制御
  Parameters リストのスライダーとテキストコントロールを使用して、格子定数 (cell parameter) と格子体積 (cell volume) をリアルタイムに調整可能。構造上の歪みや変異型相転移の効果をシミュレーションするのに最適。
• サイト占有率のリアルタイム制御
  Parameters リストのスライダーとテキストコントロールを使用して、サイト占有率をリアルタイムに調整可能。１つのサイトに割り当てできる要素数は無制限で、パラメータリストの Add または Remove コントロールを使用するだけで、置換型無秩序 (substitutional disorder) の効果をシミュレーション可能。精密なサイト構成は、Zero Occupancies コマンドを使用し、Parameters リストにある Occupancy リストで個別の値を入力して設定。
• 変位パラメータのトグル制御
  Parameters リストにあるチェックボックス・コントロールを使用して任意のサイトの熱パラメータを有効または無効に設定。原子変位パラメータの強度全体への寄与を調べるのに適した手段。
• サイズの広がり (Size Broadening)
  ピーク幅に対する等方性粒子サイズの広がり補正。
• 歪みの広がり (Strain Broadening)
  ピーク幅に対する等方性歪み比率の広がり補正。
• 優先配向
  サンプルジオメトリの選択：板状結晶またはキャピラリーの針状結晶。 配向の角度は、重み付き（一定のサンプルの）March 係数補正を仮定したシミュレーションで、連続的に変更可能。
• 多相混合物 (Multi-Phase Mixtures)
  CrystalDiffract では、任意の回折ウィンドウに任意数の混合物を定義可能。混合物には、１つまたは複数の成分をその混合グループにドラッグするだけで追加することが可能。混合物の各成分は、Parameters リストにある Mixture グループ内のスライダーコントロールを使ってリアルタイムに調整可能。混合物の合計を固定したり、全成分に対する割合をテキストフィールドに入力しても設定可能。

表示オプション

　実測パターンおよびシミュレーションパターンの表示方法をカスタマイズ

• パターンの表示/非表示
  チェックボックスコントロールで切り替え可能。
• パターンの並び替え
  Patterns リストでパターンをドラッグ＆ドロップするか、Patterns メニューの整列コマンドを使用してプロットの順序を変更可能。パターンは、Patterns List Actions メニューを使って次の条件でそれぞれ並び替えることも可能：タイトル、カラー、表示法、種類 (シミュレーション、混合物、測定) など。
• パターンの積み重ね表示
  “Graph” モードで、ツールバーおよびメニューコントロールを使用 (Collapse コマンドも使用可能)。
• 反射のラベル付け
  ラベルのタイプ、スタイル、カラーを選択可能。相対強度閾値の最小値を指定することによって弱い反射へのラベル付けを制限するオプションも用意。ラベルに表示できる内容：hkl、d-間隔、X 値、相 (構造の状態) の名称 (または無し)。オプションで、ラベルの回転、矢印/目盛の表示、および位置 (画面の上または下、あるいは、各プロファイル上にフローティング表示) を設定可能。
• ピークプロファイルの重ね合わせ
  シミュレーション内の個々の反射のピークをそれぞれ重ね合わせて表示可能。複雑な回折プロファイルにおいて、重なりの影響を明らかにしたい場合に有効。
• グラフのプロットスタイル
  プロファイルのラインスタイル (実線、破線、点線、非表示)、ライン幅、カラー、シャドウ、塗潰し (fill-from-zero) など豊富なコントロールを用意。オプションによるデータマーカー (各種スタイルやサイズをコントロール可能) の表示 (Patterns List Actions メニューから、スペクトルの色付けとリセット機能を含む自動パターン色付けオプションを利用可能)。
• フィルムスタイル
  CrystalDiffract は、”Film” シミュレーションを表現する多数のカラースケールを装備。装備されているテーマは、従来型のネガフィルム (Negative) やポジフィルム (Positive) に加え、スペクトル (Spectrum)、ファイヤー (Fire) およびアイス (Ice) 等。シミュレーションされたフィルムのガンマ応答はリアルタイムに調整可能。ガンマ値を高くすると、強い反射を存在させながら弱い反射を目立たせることが可能（写真における非線形の強度応答曲線と同じ)。

操作性

マルチタッチ等の制御機能

• 水平スクロール
  マウスでクリック＆ドラッグするか、トラックパッドを使って二本指で水平方向にスライドするジェスチャーを使用。ツールバーのスクロールボタンの左右の利用も可能。
• 強度 (Intensity) の縮尺
  マウスホイールを使うか、トラックパッドで二本指を使って縦方向のスライドジェスチャーを使用。ツールバーで Autoscale Y ボタンを利用しても可能。また、カスタマイズして強度縮尺ボタンをオプションにより追加可能。
• 範囲 (X 軸) の縮尺
  ツールバーのズームボタンを使用するか、トラックパットで直観的に「ピンチトゥーズーム」(二本指で拡大縮小) ジェスチャを使用。ツールバーの Autoscale XY ボタンの利用も可能。
• 専用拡大ツール
  クリックで拡大 / シフトクリックで縮小。クリック＆ドラッグで “ズーム矩形 “を定義し、正確な範囲とスケールコントロールが可能。

計測機能

画面上でインタラクティブに実行

• カーソルツール
  ディスプレイ、d-間隔、および、強度をクリック＆ドラッグします。
• 定規 (Ruler) ツール
  任意の距離 (および強度) を測定することができます。画面上の範囲をマウスでクリック＆ドラッグするだけです。正確な位置を指定するには、垂直および水平カーソルを使用します。コンテキストメニューには、半分の高さへの再配置 (半値全幅のピーク幅の測定に便利)、距離および強度の値のコピー、および定規の外観のカスタマイズ用コマンドが用意されています。
• ピークチップス
  マウスの動きに応じて反射を識別。チップスを展開すれば回折データの全ての内容を表示可能。ハイライトされた反射をダブルクリックすると、Reflexions リストにその内容が表示される。
• 検索
  メインウィンドウの Search フィールドに面指数を入力することで任意の反射に素早く移動可能。
• ピークファインダー
  観測された最も強い反射を (カスタム設定した限界まで) 自動的に検出。統合された強度が測定され、Reflexions リストにピーク位置とともに表示される。
• 表示と並べ替え
  Reflexions リスト (メインウィンドウに表示可能) にリストされた反射の任意の行をダブルクリックすると、対応するピーク位置がグラフィックペインに表示。

データ処理

実測データの変換

• X 値の変換
  例えば、飛行時間型データをマイクロ秒からミリ秒に変換。
• 相対的な強度の縮尺
  リアルタイムに調整し、実測強度の縮尺とシミュレーションの縮尺とを一致させることが可能。Parameters リストにある Position & Scale グループのチェックボックスを選択すれば自動的にこれを実行させることができますが、リアルタイムのスライダーとテキストコントロールを使用することで細かい調整が可能。
• 水平および垂直方向のオフセット
  Parameters リストのコントロールを使ってリアルタイムに調整可能。
• データのスムージング
  Parameters リストの Smoothing コントロールを使用して、ノイズの多いデータをリアルタイムにスムージング。変更の前後で内容は保持されるため、いつでも好きな時にオンとオフを切り替え可能。スムーズ結果は調整を加えるたびにプレビュー可能。
• バックグラウンドの差し引き
  Parameters リストの Background グループにあるリアルタイム調整を使用してバックグラウンドを差し引きます。複雑なパラメータ化に頼ったり、（反射を除いた）データ領域しか曲線のあてはめができない他のプログラムとは異なり、CrystalDiffract は、はるかに直観的なアプローチを使います。ベジェ曲線のコントロールポイントを使用して、バックグラウンド関数をクリック＆ドラッグするだけで定義します。バックグラウンドの差し引いた結果はリアルタイムにプレビューできます。バックグラウンドの差し引きは簡単にオンとオフを切り替えることができます。複雑でマルチソースのバックグラウンドが寄与する高密度に充填されたデータセットを取り扱う様々な場面で利用できるすばらしいソリューションです。

Phase ID

包括的な回折検索

• 統合回折データベース (~500,000 エントリ), Crystallography Online Database (COD) から作成
• 候補相を瞬時に同定
• 公開データをブラウズ
• 計算されたピークの重ね合わせ
• COD による完全なシミュレーションパターンのロード

リートベルト法による精密化

素早く簡単に

• 多相対応
• 一定波長および二波長 XRD
• 一定波長および飛行時間中性子
• 洗練されたバックグラウンドシェーピング (チェビシェフ多項式、最大 13 項)
• 結晶系と空間群から精製可能なパラメータを自動的に決定
• 完全自動の精密化モード、(手動) 精密化サイクルのオプション
• サイクルの取り消し / やり直しは無制限
• 精密化中にプロファイルタイプとフィッティング範囲を変更可能
• 異方性温度因子制約
• 等方性温度因子の等価制約オプション
• 減衰パラメータのオプション
• 適合度メトリクス付き軌跡ウィンドウ
• 色分けされたインタラクティブな相関行列

データのアウトプット

シミュレーションと実測

• 反射リストの内容
  画面上にソートされたミラー指数、d-間隔、X 値、強度、相対強度 (%)、多重度、N 値、Lp (ローレンツ-偏光) 因子
• 高解像度のプロファイル
  xy テキストファイル
• 構造因子 (Structure factors)
  ミラー指数、d-間隔の位相角 (°)、ローレンツ-偏光因子、構造因子 (F) の実数部と虚数部、強度
• 結晶構造のエクスポート
  CIF および CMTX テキスト形式
• 結晶構造を CrystalMaker でダイレクトに可視化するためのリンク
  任意のシミュレーションパターンを選択し、Pattern メニューから Visualize コマンドを選択するか、Pattern リストのコンテキストメニューを選択するだけ。
• 計算されたプロファイル
  縮尺、オフセット、スムージング、バックグラウンド差し引きの全ての変更内容を含む。

グラフィックのアウトプット

高解像度アートワーク

• コピー
  グラフィックをクリップボードにコピーするには、右クリックでコンテキストメニューを表示し、Copy Graphics コマンドを選択
• ドラッグ＆ドロップ
  グラフ境界の外側をグラフィックペインでクリックし、半透明のイメージを送り先のグラフィックプログラムへドロップ
• ファイルに保存
  ベクトル (Mac では PDF, Windows では WMF) または Pixel (PNG, TIFF, JPEG 等) に保存可能 。右クリックでコンテキストメニューを表示して Export Graphics コマンドを選択するか、File > Export > Graphics を選択
• 印刷機能
  高解像度で回折パターンを印刷

サポートオプション

CrystalMaker 社が提供するサポート

• クイックスタートチュートリアル：サンプルファイル同梱
• ユーザーガイド：検索可能な PDF 形式の図解ガイド
• テクニカルサポート：登録ユーザー様向け
• インクリメンタル更新：ライセンスの有効期間中、無料で提供 (“.1” および “.0.1” リリース等)

対応 OS

• macOS 26 “Tahoe” 推奨
• macOS 15 “Sequoia”
• macOS 14 “Sonoma”
• macOS 13 “Ventura”
• macOS 12 “Monterey”
• macOS 11 “Big Sur”
• macOS 10.15 “Catalina”
• macOS 10.14 “Mojave”

ハードウェア (UNIVERSAL BINARY)

• Apple Silicon または Intel Mac (macOS 10.14 以降対応)
• HDD： 1 GB 以上
• RAM： 8 GB 以上

対応 OS (64-bit のみ)

• Windows 11 推奨
• Windows 10
• Windows 8
• Windows 7

.NET Framework 4.8 以降

ハードウェア

• Windows 7 以降が動作する 64-bit PC (32-bit では動作しません)
• HDD： 1 GB 以上
• RAM： 4 GB 以上