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SingleCrystal を使えば、結晶の形状 (Shape) を素早く簡単に構築することができます。単一または複数の面を入力するだけで、それらの対称関係が SingleCrystal によって計算されます。スライダーコントロールをクリック＆ドラッグして面の位置 (“Wulff Construction”) を設定すると、面どうしのなす角度や頂点の位置関係を測定することができます。
SingleCrystal は、複数のパターンや構造を取り扱うプログラムとして設計されているので、形状を組み合わせてキラリティー (対掌性) による影響を比較したり (例：左巻きと右巻きの水晶)、カリウム長石の「カールスバッド双晶」のような双晶ができる仕組みを理解することができます。
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ライブのステレオ投影図 (ステレオグラム) を使えば、回折空間を自由に移動することができます。ステレオグラムは、方位のガイドとしてフルサイズまたは縮小サイズで表示できます。ステレオグラムには、面法線、または、格子ベクトル (晶帯軸) の角度位置が極 (Pole) としてプロットされます。オプションにより、トレースを大円または小円 (ユーザー指定の半径) で表示できます。
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ステレオグラム専用の Stereogram インスペクターを使えば、任意の極を追加できます (SingleCrystal を使って自動的に最大 hkl に極を追加したり、対称性に関係する極を追加することも可能です) 。極は、対称性、N 値別にグループ分けしたり、色分けすることができます。また、広範な Projection コントロールを使えば、ステレオネット、ライン幅、極、フォントサイズなどの表示属性をカスタマイズできます。
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画面に表示された画像や回折パターンを使ってフーリエ変換を即座に生成できます。また、フーリエ変換の結果を作業に応じてインタラクティブに表示させることも可能です。Fourier Transform ペインには、独自のスケールバーとルーラも用意されています。フーリエ変換は相互関係を理解するのに最適な手段です。
SingleCrystal には、光学的回折と「畳み込み」の概念に関する教育を強化するために設計されたフーリエ変換の「マスク」とパターンの広範なライブラリが用意されています。
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SingleCrystal は、単結晶の主要な回折手法をインタラクティブにシミュレーションし、その結果を美しい高 DPI 画像でリアルタイムに提供します。回折ジオメトリには、透過型電子顕微鏡 (TEM) (オプションによる菊地線表示)、歳差運動 (Precession)、ラウエ (フロントプレート、バックプレート＆シリンダーパターン)、標準または重み付き逆格子セクション (ユーザー指定の高さ) が含まれます。必要に応じて、粉末リングの表示も可能です。
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SingleCrystal 5 は、CrystalMaker 11 と連携して、保存された結晶ファイルを読み込んで回折特性をシミュレーションできるよう設計されています。２つのプログラムをリンクさせれば、結晶構造を一方のウィンドウに表示させながら、その回折パターンを他方のウィンドウに表示させることができます。CrystalMaker の “Live Rotation Mode” を有効にすれば、結晶を回転させるとそれに応じてその回折パターンも回転します。また、その逆も可能です。”Live Intensity Mode” はさらに高度です。CrystalMaker で構造をリアルタイムに編集しながら (移動、回転、原子群の変更)、それによって更新される回折パターンを SingleCrystal で確認することができます。
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多相 (Multi-Phase) 回折は、新しい結晶や観測された回折画像をウィンドウに追加するのと同じくらい簡単に行うことができます。それぞれのパターンは、互いに相対的に回転または移動したり、オンとオフを切り替えたり、複製 (編集の前と後を比較可能) または他のウィンドウにコピーすることができます。
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Simulation Inspector には、サンプルに対するリアルタイム制御と、波長、カメラ長、明暗の度合い、ガンマコントロール、ビーム収束角)、サンプルの厚さ (TEM)、サンプルのボリューム、セルパラメータ、および、サイト占有率といった各種装置パラメータ (instrumental parameters) が用意されています。カラーリング、透明度、ラベリング、系統的欠落 (Systematic Absences)、フォント、拡大率、配置といった表示属性は、いずれも Display インスペクターを使用してインタラクティブに調整できます。
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重み付けされた逆格子を 3D で可視化して、逆格子の各点のサイズを調整したり、強度によって色分けすることができます。また、逆格子の平面、ベクトル、および円錐 (指定された逆格子ベクトル周囲の小円を表す) を追加できます。洗練されたデプスフェーディングコントロールを使用すれば、逆空間のスラブを可視化できます。さらに、Arrow ツールを使用すれば、3D で表示された個々の逆格子点または逆格子点のグループ間の距離を測定できます。
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SingleCrystal を使用すると、任意の結晶構造の第一ブリルアンゾーン (First Brillouin Zone) を可視化できます。このゾーンは、Apple ネイティブの “Metal” または Microsoft ネイティブの Direct X テクノロジーを使用して 3D モデルで表示されます。これにより、逆空間におけるブリルアンゾーンと隣接領域との関係を理解することができます。頂点、辺および面心の位置を特定できます。Shift キーを押しながら複数の点をクリックするとその経路を定義できます。
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回折パターンは、マウスのクリック＆ドラッグ、トラックパッドやタッチスクリーンでのマルチタッチのジェスチャーの使用、スクロールホイールの使用、ツールバーの傾きコントロール、タッチバーの回転ダイヤル (Mac)、または、キーボードを使うことによって、リアルタイムに回転と縮尺を行うことができます。正確な傾きを入力、すなわち、面法線または格子ベクトルとして表示方向を定義することができます。
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Screen ツールには、シミュレーションされたパターンの距離と角度をインタラクティブに測定する触覚 (Haptic) フィードバック (Mac) 付きの機能が用意されています。文字通り「反射を体感」できます！統合された Reflexions List を使えば、visibility と type のいずれか又は両方によって、シミュレーションされた反射を検索、閲覧、並べ替え、絞り込むことができます。
SingleCrystal の特徴は、観測された回折画像の高度な画像処理にあります。印象的なグラデーションを含むカスタムの閾値レベルを使った画像着色 (Image colourization) を適用して、視認性を高めることができます。スクリーンオーバーレイ (Ruler (定規)、Protractor (角度計)、Grid (格子窓)) には、Ruler オーバーレイを使用した強度プロファイル (2D 断面図) オプションを含む、観測された回折画像を高精度で測定するための機能が用意されています。
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観測されたパターンの上にシミュレーションされたパターンを重ね合わせることで直接的な比較を行うことができます。Grid ツールを使えば、自動指数付けを簡単に行うことができます。Auto Fit ボタンをクリックして、観測されたパターン (TEM またはプリセッション写真) 上にグリッドを配置するだけです (または、グリッドのアームを調整して手動でリサイズすることもできます)。SingleCrystal によって当てはまりの最も良い方位が算出され、回折斑点に指数が付けられます。
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SingleCrystal を使えば、内蔵型の結晶エディター (対称性を完全に操作可能) により、このプログラム内で回折シミュレーションをゼロから新規作成することができます。また、CIF、CMTX、または CrystalMaker ドキュメント (CMDX または CMDF) から構造をインポートしたり、Live Intensity Mode (下記参照) を使って CrystalMaker 11 から構造データをシームレスに送信することができます。
SingleCrystal には、更に、インデックス付きで検索可能な約 1,000 個の結晶構造 (500 個の鉱物を含む) ライブラリも含まれており、回折シミュレーションをすぐに行うことができます。このライブラリは一般的なデータベースではありません。空間群、密度、体積、その他の結晶学的データ表示機能を備えた、SingleCrystal 用に最適化された専門家が厳選したライブラリです。
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SingleCrystal を使えば、作業内容を自己完結型のドキュメントに保存することができるので、プログラムを次に使用する際は即座にその内容から作業を開始することができます。また、観測されたパターンの指数付けに役立つ回折データのリストと “Zone Axes” ファイルをエクスポートすることもできます。回折パターン (背景画像と測定値を含む) は、高解像度でプリントすることができます。また、グラフィックやステレオ投影図についても、任意のピクセルやベクトルベースの形式でコピーしたりエクスポートすることができます。
SingleCrystal には、Windows 版 (Windows 10 対応) と macOS 版 (“Catalina” 対応) の２つのバージョンが用意されています。これらは、それぞれのオペレーティングシステムのために全くのゼロから構築されたもので、 Windows と Mac のアプリケーションとして 100% ネイティブの純正です。これにより、システムとの統合、パフォーマンス、ユーザビリティ、デザインの美しさがそれぞれの環境で最大限発揮されます。
SingleCrystal for Mac は、新しい Apple Silicon (ARM ベース) の Mac 上でネイティブに動作するだけでなく、Intel Mac でもネイティブに動作します。ソフトウェアは「ユニバーサル バイナリ」として配布されるので、お使いの環境に応じて最大限のパフォーマンスが提供されることになります。
Mac 版と Windows 版では、同じ形式のバイナリファイル、同様の機能セットが共有されますので、クロスプラットフォームでの作業や共同作業を容易に行うことができます。