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SingleCrystal (シングルクリスタル)
製品概要

SingleCrystal 製品概要

  1. インタラクティブな回折シミュレーション
  2. 多相 (Multi-Phase) 回折
  3. パラメータのリアルタイム制御
  4. リアルタイムの回転と縮尺
  5. 計測と探索
  1. 観測パターンの自動指数付け
  2. ステレオ投影図
  3. 結晶構造の同梱
  4. データとグラフィックのアウトプット

 

インタラクティブな回折シミュレーション

SingleCrystal には、美しい高 DPI グラフィックス環境に主要な回折手法 (ラウエ、歳差および透過電子回折 (TEM)) のインタラクティブなシミュレーション機能が装備されています。さらに、TEM 回折用の菊池線 (Kikuchi Lines) と粉末リング (Powder Rings) を表示するオプションも用意されています。回折パターンは、マルチタッチジェスチャー (トラックパッドやタッチスクリーン)、マウス、スクロールホイール、ツールバーのチルトコントロール、タッチバーの回転ダイアル (Mac)、または、キーボードを使用して、リアルタイムに回転したり縮尺することができます。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。

立方晶系結晶 (cubic crystal) の菊池線シミュレーションに、対称性に関連する面 (symmetry-related planes) のステレオグラフィック投影を右側に表示した例

 

多相 (Multi-Phase) 回折

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。

双晶 (twinned crystal) の TEM 回折シミュレーション例。この双晶の2方向の反射を赤と青で色分けしています。 2つの方位の関係 ((101) に関する鏡面反射) は、 右側のステレオ投影図 (最小化で表示) にまとめられています。

粉末リングと単結晶の反射を比較した多パターンの TEM 回折シミュレーション

 

パラメータのリアルタイム制御

Simulation Inspector には、サンプルに対するリアルタイム制御と、波長 (wavelength)、カメラ長 (camera length)、や明暗の度合い (intensity saturation)、ガンマコントロール、ビーム収束角 (beam convergence)、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 (transparency)、ラベリング、系統的欠落 (Systematic Absences)、フォント、拡大率 (magnification)、配置 (positioning) を含む表示属性は、いずれも Display Inspector を使用してインタラクティブに調整できますp>

Simulation インスペクターを使用して、1つのフェーズの横ずれ変換 (shear transformation) をシミュレーションした例。対応する回折パターン (赤の斑点) と歪みのないオリジナルのパターン (黒の斑点) を比較。

 

リアルタイムの回転と縮尺

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。

MacBook Pro で利用できるタッチバーの各種レイアウトの例。デフォルトのレイアウト (上図) には、表示方向と回転ダイアルのポップオーバー、回転とズームボタン、および、明暗の度合い (saturation) ポップオーバーが用意されています。ポップオーバーをそれぞれ展開すると、回転ダイアル (上から2つ目)、表示方向 (上から3つめ)、明暗の度合い (一番下) が表示されます。

 

計測と探索

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、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 4 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)、角度計 (Protractor) 、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。

観測 (および着色) された TEM 回折画像を横断する強度分布をプロファイルに表示した例

 

観測パターンの自動指数付け

シミュレーションされたパターンを観測されたパターンの上に重ね合わせて、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。観測されたパターン (TEM またはプリセッション写真) 上に格子点を配置するだけで、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。

Grid オーバーレイを使用して観測された TEM 回折パターンに自動指数付けを行った例 (観測された画像は、回折斑点を強調表示して測定しやすくするために SingleCrystal で着色されています) 。

 

ステレオ投影図

回折空間全体のナビゲーションを支援するために、フルサイズ、または、ミニサイズで表示できる動的なステレオ投影図 (ステレオグラム) を方位ガイドとして活用できます。ステレオグラムには、面法線 (plane normals) または格子ベクトル (晶帯軸 (Zone Axes)) の角度位置が極としてプロットされます。オプションにより大円または小円のトレースをプロットできます。

極 (pole) は、専用の Stereogram Inspector を使って追加することができます (SingleCrystal が自動的に最大 hkl に極を追加したり、対称性に関連する極を追加するよう指定することもできます) 。対称性や N 値によって極をグループ分けして、色を付けたり、広範にわたる Projection コントロールを使って、ステレオネット、ラインの太さ、極、フォントサイズ等の表示属性をカスタマイズすることができます。

SingleCrystal を使えば、極とそれらの角度をインタラクティブに測定できます。

 

結晶構造の同梱

SingleCrystal を使えば、自己完結型の結晶エディタ (完全な対称性操作機能を装備) によって、プログラム内で回折シミュレーションを全くのゼロから構築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) をインポートしたり、CrystalMaker 10.5 の “Live Intensity Mode” から構造データを送ることができます (下記参照)。

また、SingleCrystal for Mac には、インデックス付きの検索可能な、回折シミュレーションを即座に実行できる約 1,000 件の結晶構造ライブラリが含まれています。これは一般的に見られる無計画なデータベースではなく、SingleCrystal 用に最適化された CrystalMaker X の豪華なコレクションの拡張版として念入りに厳選されたライブラリで、空間群 (space group)、密度 (density)、体積 (volume)、および、その他の結晶学的データが表示されます。

統合された構造ライブラリを使って、K, Al, Si, O のみを含む構造を表示した例

 

データとグラフィックのアウトプット

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が表示され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。