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歳差電子回折 (PED) シミュレーション

PED (Precession Electron Diffraction) シミュレーションは、入射ビームを光軸まわりに円錐状に歳差運動させた電子回折パターンを計算します。

このページは、波長 = 電子線 ・ 入射ビーム = 歳差(電子) ・ 強度計算 = 動力学的（自動） を選んだときに右側に現れる設定項目をすべて掲載します。入射ビームを歳差(電子)にすると強度計算は自動的に動力学的へ切り替わる点に注意してください。描画・保存などウィンドウ共通の操作は まとめページ を参照してください。

GUI条件: 波長 = 電子線 ・ 入射ビーム = 歳差(電子) ・ 強度計算 = 動力学的（自動）

PEDモードのシミュレータ

概要

PEDでは、電子ビームを光軸を中心に円錐状に歳差運動させ、歳差コーン上の各ビーム方向で得られた回折パターンを積算します。通常のSAEDに比べて次の利点があります。

  • 動力学効果が平均化され、運動学的（Kinematical）強度比に近い強度データが得られる
  • 高次のラウエ帯 (HOLZ) 反射がより明瞭に観測される
  • 構造解析に適した強度データが得られる

波長の設定

波長

PEDは電子回折なので、線源は 電子線 を選びます。電子線のエネルギー (keV) または波長 (nm) を入力すると、相対論的補正付きの波長が計算されます。

入射ビーム

入射ビームモード

入射ビームのジオメトリで 歳差 (電子) を選びます（電子線選択時のみ有効）。

注記 : 歳差 (電子) を選ぶと、強度計算は自動的に動力学的（Dynamical）へ切り替わり、ブロッホ波設定パネルとプリセッション設定パネルが現れます。励起誤差のみ / 運動学的 は選べなくなります。

プリセッション設定

歳差パラメータ

歳差コーンの形状とサンプリングを設定します。

パラメータ 説明 推奨値
半頂角 歳差コーンの半角 (mrad) 10–40 mrad
ステップ 歳差コーン上でサンプリングする平行ビーム方向の数。多いほど積分が滑らかになりますが、計算時間は線形に増加します 36–72

強度計算とブロッホ波設定

歳差 (電子) を選んだ時点で 強度計算 = 動力学的（自動） に固定されます。各歳差方向の平行ビームに対してブロッホ波法（Dynamical 計算）で回折強度を求め、すべての方向にわたって積算したものがPEDパターンになります。

ブロッホ波パラメータ

パラメータ 説明 推奨値
回折波の数 固有値問題に含めるブロッホ波の本数。大きいほど強度は正確になりますが、計算時間は \(O(N^3)\) で増加します 50–200
試料厚み 動力学計算で用いる試料厚さ (nm) —

計算コストは概ね「ステップ数 × 1方向あたりのブロッホ波計算」で決まります。動力学計算の詳細は 動力学計算（Bloch波法） を参照してください。

スポットの外観

外観

各回折スポットの描画方法を制御します。

  • Solid sphere / Gaussian : 逆格子点の幾何モデル。Solid sphere は半径 \(R\) の球とエワルド球の断面を描き、Gaussian は \(\sigma = R\) の3Dガウスとエワルド球の断面（2Dガウス）を描きます。
  • 不透明度 (Opacity) : スポットの透過率（0=透過、1=不透過）。
  • Radius (R) : 逆格子点の半径。動力学的強度では、Gaussian は積分 \(=\) Brightness \(\times I_\text{dyn}\)、Solid sphere は半径 \(R \times I_\text{dyn}^{1/2}\)（面積が動力学的強度に比例）。
  • Brightness : Gaussian モードでのみ有効。描画ガウスの積分強度。
  • カラースケール : Gray scale または Cold-warm カラーマップ。
  • Log スケール : 強度を対数表示。
  • スポットの色 : カラースケールが適用されない場合のスポット色。
  • 結晶の色を使う : 結晶ごとに設定した色でスポットを描画します。

SAEDとの比較

特徴 SAED PED
ビーム 平行・固定 歳差運動（円錐走査）
動力学効果 大きい 平均化されて小さい
HOLZ反射 弱い 強く出現
強度の信頼性 構造解析には不十分なことがある 構造解析に適する
計算時間 短い 長い

関連項目