Crystal Diffraction (Simulatore di diffrazione)¶
Crystal Diffraction (Simulatore di diffrazione) simula i pattern di diffrazione di raggi X, neutroni ed elettroni da cristallo singolo.
La finestra presenta a sinistra un'area di disegno per il pattern di diffrazione e a destra i pannelli di impostazione per le proprietà dei riflessi (lunghezza d'onda, fascio incidente, calcolo dell'intensità, aspetto e così via). La combinazione di lunghezza d'onda e fascio incidente determina la modalità di acquisizione (diffrazione di raggi X, SAED, PED, CBED), e i pannelli di destra si riconfigurano di conseguenza.
Come questa pagina e le pagine delle modalità si suddividono il lavoro¶
- Questa pagina (hub): raccoglie le operazioni comuni a ogni modalità (scorciatoie, menu, barra degli strumenti, informazioni su schermo/rivelatore, schede di overlay, informazioni sui riflessi, geometria del rivelatore, compressione dinamica).
- Ogni pagina di modalità: tratta ogni impostazione che appare a destra quando quella modalità è selezionata (lunghezza d'onda, fascio incidente, calcolo dell'intensità, aspetto, impostazioni delle onde di Bloch, impostazioni di precessione e così via), in modo che ogni pagina sia autonoma (tra le modalità esiste qualche sovrapposizione).
| Modalità | Contenuto | Pagina |
|---|---|---|
| Diffrazione di raggi X (e di neutroni) | Pattern di diffrazione di raggi X / neutroni da cristallo singolo (parallelo, raggi X a precessione, Back Laue) | Simulazione di diffrazione di raggi X |
| SAED | Diffrazione elettronica a fascio parallelo (selected-area electron diffraction) | Simulazione SAED |
| PED | Diffrazione elettronica a precessione | Simulazione PED |
| CBED | Diffrazione elettronica a fascio convergente | Simulazione CBED |
Riferimento rapido alle modalità¶
Individua la pagina che ti serve dalla combinazione di lunghezza d'onda (sorgente) e fascio incidente.
| Lunghezza d'onda | Fascio incidente | Modalità | Pagina |
|---|---|---|---|
| Elettrone | Parallelo | SAED | Simulazione SAED |
| Elettrone | Precessione (elettrone = PED) | PED | Simulazione PED |
| Elettrone | Convergenza (CBED) | CBED | Simulazione CBED |
| Raggi X | Parallelo | Diffrazione di raggi X | Simulazione di diffrazione di raggi X |
| Raggi X | Precessione (raggi X) | Raggi X a precessione (camera di precessione) | Simulazione di diffrazione di raggi X |
| Raggi X | Back Laue | Laue in retrodiffusione | Simulazione di diffrazione di raggi X |
| Neutrone | Parallelo | Diffrazione di neutroni | sezione neutroni della Simulazione di diffrazione di raggi X |
Note: Le scelte del fascio incidente cambiano con la lunghezza d'onda. Per gli elettroni: Parallelo, Precessione (elettrone = PED), Convergenza (CBED); per i raggi X: Parallelo, Precessione (raggi X), Back Laue; per i neutroni: solo Parallelo. La selezione di Precessione (elettrone = PED) o Convergenza (CBED) commuta automaticamente il calcolo dell'intensità su Dynamical.
Scorciatoie da tastiera e mouse¶
Si applicano alla finestra del pattern di diffrazione condivisa dalle simulazioni di raggi X, SAED e PED. Trascinare sul pattern ruota il cristallo. Qui non c'è zoom con la rotellina del mouse — esegui lo zoom con clic destro / trascinamento destro.
| Scorciatoia | Azione |
|---|---|
| F1 | Aprire questa pagina del manuale online |
| Trascinamento sinistro vicino al centro | Inclinare il cristallo |
| Trascinamento sinistro nell'area esterna | Far ruotare il cristallo attorno all'asse del fascio |
| Doppio clic sinistro su un riflesso | Mostrare i dettagli del riflesso (indice, d, fattore di struttura, errore di eccitazione) |
| Trascinamento centrale | Spostare il pattern |
| CTRL + Trascinamento centrale | Spostare il centro del rivelatore (quando l'area del rivelatore è mostrata) |
| Clic destro | Zoom indietro |
| Trascinamento destro di un riquadro | Zoom avanti sulla regione selezionata |
| Doppio clic destro sulla barra di stato | Copiare un riepilogo testuale delle impostazioni correnti |
| Doppio clic destro su un pulsante di livello acceso (Spots / Kikuchi / Debye / Scale) | Far lampeggiare quel livello accendendolo e spegnendolo |
Le finestre ausiliarie aperte da qui aggiungono ancora qualche scorciatoia:
| Scorciatoia | Azione |
|---|---|
| Doppio clic sinistro sullo stereogramma — TEM holder | Impostare l'inclinazione del portacampioni su quel punto |
| Tasti freccia — TEM holder | Avanzare l'inclinazione del portacampioni a passi (spunta prima Arrow keys) |
Rilasciare un file .prm o un'immagine — Detector geometry |
Caricare la geometria del rivelatore / l'immagine di overlay |
Rilasciare un profilo .txt — Dynamic compression |
Caricare un profilo pressione/tempo (trascina la linea rossa nel grafico per scorrere) |
Le scorciatoie CTRL+SHIFT a livello di applicazione della finestra principale funzionano anche mentre questa finestra è in primo piano (vedi finestra principale).
→ Vedi 21. Scorciatoie da tastiera e mouse per tutte le finestre a colpo d'occhio.
Percorsi rapidi per obiettivo¶
| Obiettivo | Partire da | Riferimento |
|---|---|---|
| Produrre diffrazione elettronica a fascio parallelo (SAED) | Impostare Incident beam su Parallel e Wavelength su elettrone | Simulazione SAED, calcolo SAED a fascio parallelo |
| Produrre diffrazione di raggi X da cristallo singolo | Commutare Wavelength su raggi X / Sincrotrone | Simulazione di diffrazione di raggi X |
| Produrre diffrazione elettronica a precessione (PED) | Impostare Incident beam su Precession (electron), quindi impostare il semiangolo e il passo | Simulazione PED |
| Produrre diffrazione elettronica a fascio convergente (CBED) | Impostare Incident beam su Convergence (CBED, electron only) e impostare le condizioni nella finestra CBED | Simulazione CBED, calcolo CBED |
| Ispezionare l'elenco dei riflessi dal calcolo dinamico | Selezionare Dynamical e aprire Spot Details o Details | Calcolo dinamico (nucleo condiviso) |
| Confrontare la geometria del rivelatore con un'immagine sperimentale | Aprire le impostazioni della geometria del rivelatore da Details e usare l'immagine di overlay | Sistema di coordinate del rivelatore |
Area principale¶
Il pattern di diffrazione viene simulato al centro dello schermo.
Uso del mouse¶
Vedi "Scorciatoie da tastiera e mouse" all'inizio di questa pagina.
Posizione del mouse¶
Le informazioni corrispondenti alla posizione del cursore (cursore q, d, 2θ, azimut e così via) sono visualizzate nella riga di stato sopra il pattern. Spuntare Details aggiunge informazioni più dettagliate (l'(hkl) del riflesso più vicino, l'errore di eccitazione, il fattore di struttura e così via).
Menu "File"¶
| Voce di menu | Descrizione |
|---|---|
| Save | Salvare il pattern di diffrazione visualizzato in un file. |
| Save detector area | Salvare solo il ritaglio dell'area del rivelatore. |
| Copy | Copiare l'immagine visualizzata negli appunti. |
| Copy detector area | Copiare solo il ritaglio dell'area del rivelatore. |
Preset¶
Salvare e richiamare una configurazione completa del simulatore — lunghezza d'onda, geometria del rivelatore, impostazioni delle schede, proprietà dei riflessi e così via — come preset. Utile per passare rapidamente tra strumenti / modalità di acquisizione.
Barra degli strumenti¶
| Pulsante | Descrizione |
|---|---|
| Spots | Mostrare / nascondere il livello dei riflessi di diffrazione |
| Kikuchi | Mostrare / nascondere il livello delle linee di Kikuchi |
| Debye | Mostrare / nascondere il livello degli anelli di Debye |
| Scale | Mostrare / nascondere il livello delle linee di scala |
| Index / d / 1/d / Distance / 2θ / χ / Excitation error / Structure factor | Scelta dell'etichetta associata a ciascun riflesso |
Informazioni su schermo e rivelatore¶
Schermo¶
| Elemento | Descrizione |
|---|---|
| Resolution | La dimensione di un pixel (mm). Non deve necessariamente corrispondere alla dimensione effettiva del pixel del rivelatore; viene trattata come scala di visualizzazione e si aggiorna automaticamente quando esegui lo zoom con il mouse. |
| Size (W×H) | Larghezza e altezza in pixel dell'area di disegno. A seconda della risoluzione del display, valori molto grandi potrebbero non essere impostabili. |
| Set centre / Fix centre | Impostare il centro del pattern su un qualsiasi pixel dell'area di disegno e, se necessario, fissarlo. Quando è fissato, il centro non può essere spostato con lo spostamento del mouse. |
| Horizontal flip / Vertical flip / Negative image | Ribaltamenti geometrici (orizzontale / verticale) e inversione del contrasto del pattern visualizzato. Usali per far corrispondere l'orientazione o il contrasto di un'immagine sperimentale. |
| Reciprocal space | Sovrappone la sfera di Ewald e i vettori del reticolo reciproco sul pattern, visualizzando quali riflessi sono eccitati. |
Rivelatore (lunghezza di camera)¶
- Camera length : Distanza dal campione al rivelatore (mm).
- Details : Apre la finestra delle impostazioni della geometria del rivelatore (vedi Geometria del rivelatore di seguito).
Misc¶
- Rotation sensitivity : Quantità di rotazione del cristallo per pixel di trascinamento del mouse.
- TEM holder simulation : Apre la finestra di simulazione collegata al portacampioni (vedi sotto).
Simulazione del portacampioni TEM¶
Apre una finestra che collega il pattern di diffrazione a un TEM holder a doppia inclinazione (o a rotazione). L'impostazione degli angoli di inclinazione del portacampioni aggiorna il pattern e l'orientazione del cristallo, e le orientazioni raggiungibili possono essere mostrate su uno stereogramma (aggiunto in v4.914). Un doppio clic sinistro sullo stereogramma imposta l'inclinazione del portacampioni su quel punto, e spuntare Arrow keys consente ai tasti freccia di avanzare l'inclinazione a passi.
Schede di overlay del disegno¶
General¶
Imposta i colori dei riflessi, delle etichette, delle linee di Kikuchi, degli anelli di Debye e di altri overlay. Le impostazioni qui si applicano a tutte le modalità di rendering.
Linee di Kikuchi¶
Attiva quando le linee di Kikuchi sono abilitate nella barra degli strumenti.
- Reflection selection : Scegli quali riflessi generano le linee di Kikuchi. O structure factor (i primi N riflessi per \(\lvert F_{hkl}\rvert\)) oppure 1/d cutoff (tutti i riflessi il cui 1/d è inferiore alla soglia (nm⁻¹)).
- Line appearance : Imposta lo spessore della linea, il colore delle linee di Kikuchi e Draw with kinematical intensity (scala l'intensità della linea in base all'intensità cinematica del riflesso).
- Threshold : Un parametro legacy. Esegue il calcolo delle linee di Kikuchi solo per i riflessi con d maggiore del valore specificato (mantenuto per compatibilità).
Anelli di Debye¶
Attiva quando gli anelli di Debye sono abilitati nella barra degli strumenti.
- Ignore diffraction intensity : Se spuntata, tutti gli anelli di Debye sono disegnati con lo stesso colore e la stessa intensità (ignorando il fattore di struttura del cristallo). Usala per un confronto puramente geometrico.
- Show index label : Se spuntata, l'(hkl) appare vicino a ciascun anello.
Scale¶
Attiva quando le linee di scala sono abilitate nella barra degli strumenti.
- 2θ / Azimuth scale lines : 2θ rappresenta un angolo di diffusione costante (cerchi concentrici), Azimuth rappresenta un angolo di azimut costante (linee radiali dal centro). I colori sono configurabili in modo indipendente.
- Line width : Spessore delle linee di scala.
- Division : Intervallo angolare tra linee di scala adiacenti.
- Show scale labels : Se disegnare etichette numeriche sulle linee di scala.
Misc¶
Impostazioni varie come la sensibilità di rotazione del mouse.
- Mouse sensitivity : Quantità di rotazione del cristallo per pixel di trascinamento del mouse.
Informazioni sui riflessi di diffrazione¶
Elenca i dettagli per riflesso calcolati con il metodo delle onde di Bloch (calcolo Dynamical). Aprila con il pulsante Spot Details (pannello del calcolo dell'intensità) o con la casella di controllo Details.
Schema e definizioni¶
Lo schema (in alto a sinistra) mostra i vettori sulla sfera di Ewald e definisce le grandezze usate nella tabella (\(\hat{\mathbf{n}}\) è il versore normale alla superficie del campione, \(\mathbf{k}\) è il vettore d'onda incidente, \(\mathbf{g}\) è il vettore del reticolo reciproco).
- \(P_g = 2\,\hat{\mathbf{n}} \cdot (\mathbf{k} + \mathbf{g})\)
- \(Q_g = |\mathbf{k}|^2 - |\mathbf{k} + \mathbf{g}|^2 = -\mathbf{g} \cdot (2\mathbf{k} + \mathbf{g})\)
- Errore di eccitazione: \(S_g = \dfrac{\sqrt{P_g^2 + 4 Q_g} - P_g}{2}\)
- Funzione di valutazione: \(R = |\mathbf{g}|\, Q_g^2\) — ordina i riflessi in base a quanto fortemente sono eccitati (più piccolo = più vicino alla sfera di Ewald = eccitato più fortemente; il fascio trasmesso \(g=0\) ha \(R=0\) e viene per primo). La tabella è ordinata per \(R\) crescente.
Colonne della tabella¶
| Colonna | Significato |
|---|---|
| R | funzione di valutazione \(R = \lvert\mathbf{g}\rvert\, Q_g^2\) (sopra; usata per selezionare / ordinare i riflessi) |
| h, k, (i,) l | indici di Miller (i è l'indice esagonale ridondante, mostrato solo per i cristalli esagonali) |
| d | distanza interplanare (nm) |
| gX, gY, gZ | componenti del vettore del reticolo reciproco g (1/nm) |
| |g| | modulo di g (1/nm) |
| Vg re / Vg im | coefficiente di Fourier del potenziale del cristallo per la diffusione elastica, \(V_g\) (reale / immaginario) |
| V'g re / V'g im | potenziale immaginario (di assorbimento) per la diffusione termica diffusa (TDS), \(V'_g\) (reale / immaginario) |
| Sg | errore di eccitazione \(S_g\) (sopra; 1/nm) |
| Pg | grandezza ausiliaria \(P_g = 2\,\hat{\mathbf{n}}\cdot(\mathbf{k}+\mathbf{g})\) (sopra) |
| Qg | grandezza ausiliaria \(Q_g = -\mathbf{g}\cdot(2\mathbf{k}+\mathbf{g})\) (sopra) |
| Φ re / Φ im | ampiezza complessa \(\Phi\) dell'onda diffratta dinamica sulla superficie di uscita (reale / immaginaria) |
| |Φ|^2 | intensità diffratta \(\lvert\Phi\rvert^2\) di quel riflesso |
| Σ|Φ|^2 | somma cumulativa di \(\lvert\Phi\rvert^2\) (totale sui riflessi; utile come verifica della conservazione dell'intensità) |
Unità di potenziale e altri controlli¶
- Unit of potential : Commuta il potenziale visualizzato tra Vg [eV] (potenziale elettrostatico, eV) e Ug [nm⁻²] (la grandezza scalata \(U_g = (2 m_0/h^2)\, V_g\) che entra nelle equazioni delle onde di Bloch). Le intestazioni delle colonne cambiano di conseguenza tra Vg / V'g e Ug / U'g.
- Sopra la tabella sono mostrati la tensione di accelerazione, la lunghezza d'onda (\(\lambda = 1/k_\text{vac}\)), il rapporto di massa relativistico \(m/m_0\), il rapporto di velocità \(v/c\), il volume del reticolo, lo spessore del campione e (in modalità CBED) il semiangolo massimo del fascio elettronico.
- Note 1: l'unità di lunghezza è nm, non Å. Note 2: l'unità di numero d'onda è 1/nm, non 2π/nm.
- Effective digit : numero di cifre significative mostrate nella tabella. Auto resize row width : adatta automaticamente le larghezze delle colonne. Copy to clipboard : esporta la tabella come testo che può essere incollato in un foglio di calcolo. (Questo modulo è mostrato in inglese anche con un'interfaccia giapponese.)
Geometria del rivelatore¶
Una finestra per la configurazione dettagliata della geometria del rivelatore (lunghezza di camera, inclinazione, rotazione) e per l'overlay di un'immagine sperimentale. Aprila da Details nel pannello Detector geometry.
Impostazioni della geometria del rivelatore¶
Specifica la geometria di riflessione, come la lunghezza di camera e l'inclinazione del rivelatore (Tau / Phi). Per Back Laue (Laue in retrodiffusione), imposta qui la geometria che posiziona il rivelatore sul lato della sorgente.
Area del rivelatore e immagine sovrapposta¶
Specifica l'area attiva del rivelatore e rilascia un'immagine sperimentale per sovrapporla. Usa questo per sovrapporre il pattern simulato e un'immagine sperimentale e mettere a punto la geometria del rivelatore.
Vedi anche Sistema di coordinate del rivelatore per le definizioni del sistema di coordinate.
Compressione dinamica¶
Una finestra per scorrere il profilo pressione/tempo di un esperimento ad alta pressione (compressione dinamica). Rilascia un profilo pressione/tempo .txt su questa finestra per caricarlo, quindi trascina la linea rossa nel grafico per scorrere in modo continuo nel tempo (nella pressione) riflettendo lo stato corrispondente nel pattern di diffrazione.