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Athena, Artemis - SPring-8

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大型放射光施設SPring-8
本間徹生
2014年8月30日、休暇村讃岐五色台
本実習の目的
フリー解析ソフト(Athena, Artemis)
の基本的な使い方を習得する。
実習内容
• Athenaによる動径構造関数の導出
• ArtemisとFEFFを利用したカーブ
フィッティング
Athenaによる
動径構造関数の導出
ー実践 ZnO結晶の解析ー
4
Athenaの位置づけ
Athena
測定データの解析
(データの読込みからフーリエ変換まで)
Artemis
EXAFSデータへのモデルフィッテング
Hephaestus
各元素のデータベース
(吸収端や蛍光線のエネルギー、吸収係数の計算機能など)
5
測定データの読み込み
その前に・・・
データファイルはお持ちですか?
クリック
ダウンロード
20100113.lzh
http://support.spring8.or.jp/Doc_lecture/Text_100113.html
6
測定データの読み込み
[File] – [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
7
測定データの読み込み
ファイルオープンダイアログ
データファイル
ZnO.txt
の選択
読込可能ファイル形式
•
•
•
カンマ区切り、タブ区切り、スペース区切りテキスト
Athenaプロジェクトファイル(.prj)
Athenaで出力したデータファイル(.norm, .chi等)
※ 必ずエネルギーに対応する列を含むこと
8
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
エネルギー
吸収係数
2カラムのテキストファイル
ヘッダー等は 削除
もしくは
コメントアウト
(行の初めに「#」をつける)
しておく
OKボタンを押すだけ
9
測定データの読み込み
読み込み直後
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
データグループ
プロットオプション
吸収スペクトル [mu(E)]
+
バックグランド [background]
10
mu(E)プロットのバリエーション
プロットオプションを操作する
mu(E) + background
mu(E)
11
mu(E)プロットのバリエーション
プロットオプションを操作する
mu(E)
+ pre-edge line
+post-edge line
mu(E)
+ background
+ Normalized
12
プロジェクトファイルの保存
[File] – [Save entire project as…]
ファイル名:ZnO.prjで保存
13
プロジェクトファイルの保存
ZnO.prjは
Artemisの実習で使用します。
大切に保存しておいてください。
14
EXAFS振動の表示
クリック
EXAFS振動
15
EXAFS振動の強調処理
3を選択
k の大きい領域が強調される
n=1
k・χ(k)
n=3
k3・χ(k)
16
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
17
フーリエ変換パラメータ
ウィンドウの範囲を3~14にする
k の範囲を最大20まで広げる
18
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
O
Zn
19
FTプロットのバリエーション
プロットオプション
Magnitude (default)
20
FTプロットのバリエーション
プロットオプション
Envelop
+ Real part
+ Imaginary part
21
EXAFS振動成分の抽出
パラメータが不適切だと
補間に失敗する
スペクトルに対する
スプライン補間
22
「バックグランド処理」とは
パラメータが不適切だと
補間に失敗する
スプライン補間の失敗
スペクトルに対する
スプライン補間
∥
XAFS振動抽出の失敗
23
吸収端エネルギー (E0)の調整
• XAFS振動の周期や振幅
に影響
• 任意性がある
E0
• デフォルト:μ(E)1回微分
のピーク位置
S/Nや吸収端近傍の構造によっては
デフォルトのアルゴリズムに頼れない
24
E0の調整方法 その1
アルゴリズムを選択
項目
アルゴリズム
Iffefit’s default
一回微分曲線
の第一ピーク
zero-crossing
of 2nd
denvative
二回微分曲線
のゼロ交差点
a set fraction
of the edge
step
規格化後エッジ
ジャンプの0.5
atomic value
テーブル値
the peak of the ホワイトライン
white line
のピーク
25
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
26
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
27
スプライン領域の変更
振動成分の抽出が悪い場合
バックグランドの決定に悪影響
計算領域から除去したい
28
スプライン領域の変更
EXAFS振動
Spline range k : 0~9にする
14 → 8 にする
演算範囲が制限される
(注)ただし、一連の系列のデータ解析
をする場合は、同じ範囲にする。
29
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前
変更後
30
複数データの比較
データの追加
Zn-foil.txtを開く
データグループに
追加される
31
吸収スペクトルの複数表示
表示したいデータの
チェックボックスを
チェック
紫色のボタンを
クリック
規格化 (default)
重ねて表示される
32
XANES領域の比較
プロット範囲を変更
(E0に対する相対値)
価数の違いによる
ケミカルシフト
33
解析パラメータを一致させる
クリック
Zn-foil.txt
を選択し、
ZnOもZn-foilのパラメータになる
34
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
ZnとZnOの比較
Zn
O Zn
振動周期 ⇒ 結合距離
振幅
⇒ 散乱元素種、配位数
35
Athenaの終了
[File] – [Quit]
Athenaを終了させて
再度起動しましょう。
(ZnO.prjを上書きしないように)
36
付録1:データの足し合わせ(merge)
繰り返し(loop)測定によって積算時間を稼いだ時などに
データを足し合わせたい場合
測定データの一括読み込み
step1
step2
step3
クリック
表示範囲を調整
A:全データ選択
U :全データ選択解除
I :選択データ反転
37
データの足し合わせ(merge)
データの足し合わせ
クリック
足し合わせデータ“merge”と
標準偏差が表示
“merge”が追加される
38
Pre-edge line & Post-edge line
step1
step2
backgroundの選択を解除
pre-edge line, post-edge lineを選択
プロット範囲を変更
パラメータの変更:
pre-edge line → Pre-edge range
post-edge line → Normalization range
39
Pre-edge line & Post-edge line
• 規格化の基準となる
• バックグランド決定
に影響
40
付録2:Linear combination fit
化学状態が既知(標準試料の化学状態)の重ね合わせと
考えられる場合
データ構成
Rh1.txt
標準試料
1,2の重ね合わせの重みを求める
Rh2.txt
1,2の化学状態が混ざっている
Rh3.txt
Rh4.txt
Rh5.txt
標準試料
dir:20100131¥L_C_fit
41
Linear combination fit
データの読み込み
step1
step2
全データ選択
step3
表示範囲を調整
step4
等吸収点
Rh1からRh5へ連続的に変化
42
Linear combination fit
フィッティングパラメータの設定
Rh2, 3, 4全て変更
モードが変更
共通設定
43
Linear combination fit
フィッティング実行
Rh2, 3, 4選択
クリック
44
Linear combination fit
解析結果の表示
Rh2
Rh1: 0.781
Rh5: 0.219
45
Linear combination fit
レポートの作成 1
- データ個別詳細 -
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
デフォルトファイル名:
Rh2.txt.lcf
46
Linear combination fit
レポートの作成 2
- 全データ概要 -
デフォルトファイル名:
lcf_marked.csv
Rh2, 3, 4
重ね合わせの重み
47
フリーウェアArtemisと
FEFF(Ver.6)を利用した
カーブフィッティング
-ZnO結晶の解析-
EXAFS解析の流れ

EXAFSデータの処理




Background、Baselineの決定
χ(k)の抽出
FT-XAFSの計算
Athena
構造モデルの作成

解析者
(Atoms)

XAFSスペクトルの理論計算


Artemis
χ(k)またはFT-XAFS
モデルフィッティング


原子座標、配位数と距離
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
FEFF
EXAFSの基本式
N j F j (k ) exp(−2k 2σ j )
2
χ (Σ
k )j =:S 0散乱原子に対して足し合わせる
sin( 2krj + φ j (k ))
∑
2
2
j
krj
EXAFS振動の大きさ(振幅)

FEFFによる理論計算で求める
パラメータ
Fj(k)(後方散乱因子)
φj(k) (位相因子)

EXAFS振動の周期
フィッティングで求めるパラメータ
S02 (多体効果による効果)
rj (配位距離)
σj (デバイワラー因子)
E0 (kの原点)
※Nj (配位数)は固定
Athenaプロジェクトファイル(.prj)の読込
1. Athenaで解析したファイルを開く
• Ctrl-o または
• File - Open file(s)
2. データを選択
ZnO.txt
が選択されていることを確認
ZnO.prj
を開く
Import these data
ボタンを押す
パラメータの設定
k
k-range: 3 – 14.5 Å-1
dk: 1 Å-1
(初期値)
3を選択
Windowチェック
ボックスをON
k(R)-window:
Hanning
(初期値)
k: 0 – 20 Å-1
R
FEFFによる理論計算
メニューから
Theory
-New Atoms page
を選択
Blank pageを押す
結晶学データの入力(Atoms)
①空間群を入力
P63mc (186)
コメント
Atoms: FEFF.inpを作成するプログラム
⑤中心原子を選択
②格子定数を入力
a = 3.2501 Å
b = 3.2501 Å
c = 5.2071 Å
α = 90°
β = 90 °
γ = 120 °
③edgeを選択(K)
④原子座標を入力
入力済みの原子座標
クラスターの半径 (Å)
Shift vector:
原点の取り方によっては,修正することも
Defineで決定
Newで次の原子を入力
Zn: 1/3, 2/3, 0
O: 1/3, 2/3, 0.3917
⑥入力が終わったら
Run Atomsを押す
FEFF計算
FEFF.inp
の内容
(場合によっては、
手動で編集する
こともあり)
内容を確認する!
クリック
そのまま
Run Feff
ボタンを押す
ドラッグ
The first 10
ボタンを押す
feff.inpの内容(ヘッダー)
* This feff6 input file was generated by Artemis 0.8.014
FEFFとArtemisの
バージョン
* Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel, 1998-2001
* -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- *
*
total mu*x=1:
8.70 microns,
*
specific gravity =
unit edge step:
10.21 microns
5.674
* -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- *
*
Normalization correction:
0.00045 ang^2
* -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- * -- *
* ----------------------------------------------------------------* The following crystallographic data were used:
ATOMSで入力した内容
ATOMS.inp
(ATOMS計算用ファイル)
*
* title
ZnO
* space = P 63 m c
* a =
3.25010
* alpha =
* core =
b =
90.0
3.25010
beta =
Zn1
90.0
edge =
c =
5.20710
gamma =
120.0
K
* atoms
* ! elem
x
y
z
tag
occ
*
Zn
0.33333
0.66667
0.00000
Zn1
1.00000
*
O
0.33333
0.66667
0.39170
O1
1.00000
* -----------------------------------------------------------------
feff.inpの内容(計算方法の指定)
タイトル
TITLE ZnO
HOLE 1
1.0
*
Zn K edge
(9659.0 eV), second number is S0^2
*
mphase,mpath,mfeff,mchi
CONTROL
1
1
1
1
PRINT
1
0
0
0
RMAX
吸収端とS0の指定
計算方法及び
出力ファイルの指定
計算範囲(Å)
6.0
*CRITERIA
curved
plane
*印:コメントアウト
*DEBYE
temp
debye-temp
(計算時に考慮されない)
NLEG
K: HOLE 1
L1: HOLE 2
L2: HOLE 3
L3: HOLE 4
etc...
4
4行程(3回散乱)まで計算
POTENTIALS
*
ipot
Z
element
0
30
Zn
1
30
Zn
2
8
O
中心原子
散乱原子
ArtemisではFeff.inpを自動的に生成
修正も可能
書式の詳細はFEFFのマニュアルを参照
http://leonardo.phys.washington.edu/feff/html/docume
ntation.html (FEFF, 3, 5, 6, 7, 8, 9,英語版)
http://pfwww.kek.jp/jxs/ (FEFF8,日本語版)
feff.inpの内容(座標データ)
ATOMS
*
* this list contains 77 atoms
x
y
z
ipot
tag
distance
0.00000
0.00000
0.00000
0 Zn1
0.00000
1.87643
0.00003
-0.56393
2 O1_1
1.95934
1.87643
-3.25007
-0.56393
2 O1_5
3.79499
-0.93824
-1.62502
-0.56393
2 O1_1
1.95934
-3.75291
0.00003
-0.56393
2 O1_6
3.79504
-0.93824
1.62508
-0.56393
2 O1_2
1.95939
1.87643
3.25013
-0.56393
2 O1_6
3.79504
0.00000
0.00000
2.03962
2 O1_3
2.03962
2.81467
1.62505
2.03962
2 O1_7
3.83708
0.00000
0.00000
-3.16748
2 O1_4
3.16748
-2.81467
1.62505
2.03962
2 O1_7
3.83708
1.87643
0.00003
2.60355
1 Zn1_1
3.20928
0.00000
3.25010
2.03962
2 O1_7
3.83708
-0.93824
-1.62502
2.60355
1 Zn1_1
3.20928
2.81467
-1.62505
2.03962
2 O1_7
3.83708
1.87643
0.00003
-2.60355
1 Zn1_1
3.20928
-2.81467
-1.62505
2.03962
2 O1_7
3.83708
-0.93824
-1.62502
-2.60355
1 Zn1_1
3.20928
0.00000
-3.25010
2.03962
2 O1_7
3.83708
-0.93824
1.62508
2.60355
1 Zn1_2
3.20931
2.81467
1.62505
-3.16748
2 O1_8
4.53829
-0.93824
1.62508
-2.60355
1 Zn1_2
3.20931
-2.81467
1.62505
-3.16748
2 O1_8
4.53829
2.81467
1.62505
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
0.00000
3.25010
-3.16748
2 O1_8
4.53829
-2.81467
1.62505
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
2.81467
-1.62505
-3.16748
2 O1_8
4.53829
0.00000
3.25010
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
-2.81467
-1.62505
-3.16748
2 O1_8
4.53829
2.81467
-1.62505
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
0.00000
-3.25010
-3.16748
2 O1_8
4.53829
-2.81467
-1.62505
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
1.87643
-3.25007
2.60355
1 Zn1_4
4.56754
0.00000
-3.25010
0.00000
1 Zn1_3
3.25010
1.87643
-3.25007
-2.60355
1 Zn1_4
4.56754
-3.75291
0.00003
2.60355
1 Zn1_5
4.56758
1.87643
3.25013
2.60355
1 Zn1_5
4.56758
-3.75291
0.00003
-2.60355
1 Zn1_5
4.56758
1.87643
3.25013
-2.60355
1 Zn1_5
4.56758
XYZ座標
(Å)
ポテンシャル
指標
POTENTIALS
*
ipot
Z
0
30
1
30
2
8
原子の
タグ
element
Zn (中心原子)
Zn (散乱原子)
O
中心原子から
の距離(Å)
feff.inpの内容(座標データ)
4.69110
-1.62502
-0.56393
2 O1_9
4.99651
-0.93824
-4.87512
-0.56393
2 O1_9
4.99651
4.69110
1.62508
-0.56393
2 O1_10
4.99653
-3.75291
-3.25007
-0.56393
2 O1_10
4.99653
-3.75291
3.25013
-0.56393
2 O1_11
4.99657
-3.75291
3.25013
2.60355
1 Zn1_9
5.60590
-0.93824
4.87518
-0.56393
2 O1_11
4.99657
-0.93824
4.87518
2.60355
1 Zn1_9
5.60590
1.87643
0.00003
4.64317
2 O1_12
5.00800
-3.75291
3.25013
-2.60355
1 Zn1_9
5.60590
-0.93824
-1.62502
4.64317
2 O1_12
5.00799
-0.93824
4.87518
-2.60355
1 Zn1_9
5.60590
-0.93824
1.62508
4.64317
2 O1_13
5.00801
5.62934
0.00000
1 Zn1_10
0.00000
0.00000
5.20710
1 Zn1_6
5.20710
-5.62934
0.00000
0.00000
1 Zn1_10
5.62934
0.00000
0.00000
-5.20710
1 Zn1_6
5.20710
2.81467
4.87515
0.00000
1 Zn1_11
5.62934
4.69110
-1.62502
2.60355
1 Zn1_7
5.60585
-2.81467
4.87515
0.00000
1 Zn1_11
5.62934
-0.93824
-4.87512
2.60355
1 Zn1_7
5.60585
2.81467
-4.87515
0.00000
1 Zn1_11
5.62934
4.69110
-1.62502
-2.60355
1 Zn1_7
5.60585
-2.81467
-4.87515
0.00000
1 Zn1_11
5.62934
-0.93824
-4.87512
-2.60355
1 Zn1_7
5.60585
1.87643
-3.25007
4.64317
2 O1_14
5.97017
4.69110
1.62508
2.60355
1 Zn1_8
5.60587
-3.75291
0.00003
4.64317
2 O1_15
5.97021
-3.75291
-3.25007
2.60355
1 Zn1_8
5.60587
1.87643
3.25013
4.64317
2 O1_15
5.97021
4.69110
1.62508
-2.60355
1 Zn1_8
5.60587
5.62934
0.00000
2.03962
2 O1_16
5.98745
-3.75291
-3.25007
-2.60355
1 Zn1_8
5.60587
-5.62934
0.00000
2.03962
2 O1_16
5.98745
2.81467
4.87515
2.03962
2 O1_16
5.98745
-2.81467
4.87515
2.03962
2 O1_16
5.98745
2.81467
-4.87515
2.03962
2 O1_16
5.98745
-2.81467
-4.87515
2.03962
2 O1_16
5.98745
END
feff.inpの終わり
0.00000
5.62934
Pathのイメージ
O_1
一回散乱
(single scattering path)
二行程
(2 legs)
Zn
二回散乱
(doble scattering path)
Zn_1
三行程
(3 legs)
O_1
Zn_2
三回散乱
(triple scattering path)
Zn
O_2
四行程
(4 legs)
N j F j (k ) exp(−2k 2σ j )
2
χ (Σ
k )j =:S 0散乱原子に対して足し合わせる
sin( 2krj + φ j (k ))
∑
2
2
j
krj
EXAFS振動の大きさ(振幅)
EXAFS振動の周期
結果: Interpretation (Path一覧)
クリック
Reff:
パス長の1/2
Single scatteringの
場合は配位距離に等しい
Amplitude:
相対強度
(Path 1の強度=100)
Path 1 – 10まで
取り込まれた
1.959に
なっていなければ、
パラメータの入力ミス
の可能性がある
Scattering Path:
散乱経路
Degeneracy:
等価な原子の数
[+] =中心原子 (Zn)
オレンジ色=single scattering
各pathの設定(path 1)
チェックON:
フィッティングに含める
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 1.9593
振幅減衰因子
S02 (S02) = amp
結晶構造上の配位数
N (Nj) = 3
吸収端シフト
delE0 (∆Ej0) = enot
Path 1をクリック
(テキスト文字の上)
相対配位距離
delR (∆rj) = delr
ss
amp
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
N j F j (k j ) exp(−2k j σ j )
2
χ (k ) = S 0 ∑
2
j
delr
krj
2
2
sin( 2k j rj + φ j (k j ))
rj = R j + ∆rj
kj = k2 −
2m
(E0 − E j 0 ) = k 2 − 2m2 ∆E j 0
2


enot
フィッティングパラメータ
Guess, Def, Set
をクリック
デフォルトでは、
amp(強度因子)
enot(吸収端位相シフト)
delr(配位距離の差)
ss(Debye-Waller因子)
の4つのguessパラメータが設定される
パラメータの定義を変更,
または新たに定義する場合に使用
guess:
独立なパラメータ
def:
他のパラメータに依存するパラメータ
数式で定義
フィッティング段階毎に更新
set:
定数
(数式でも定義可だが,フィッティング
初期に計算後は更新されない)
Pathの選択(第一配位圏)
FEFF0をクリック
O_1
Pathの選択
第一配位圏の解析
第一配位圏に対応するのは
Path-1, 2
Rをクリック
Path 1
Path 2
Ctrlキーを押しながら
クリックして選ぶ
Zn
Pathの選択(第二配位圏)
第二配位圏に対応するのは
Path 3-7?
Zn_1
O_1
Zn_2
Pathの選択
第二配位圏の解析
Zn
Path 4
Path 5
Path 7
Path 3
先ほどと同様
に表示させる
Path 6
O_2
カーブフィッティング①
モデル①
第一配位圏のみ考慮
第一配位圏に対応するのは
Path-1, 2 (最近接O原子4個の平均)
ZnO.txt
をクリック
R-range: 1 – 1.9 Å
dR: 0.2 Å
R-window: Hanning
Fitting space: R
Fit k-weight: kw=3
k3の重みをかけたデータ
のみにフィッティング
(他 はチェックオフ)
フィッティングに含めるPathを設定
方法① オーソドックスな方法
②Include in the fit
チェックボックスをオフ
①Path 3[O1_4]
をクリック
Path 3 以降を
フィッティングから外す
③Path 4
以降について
①、②を繰り返す
ちょっと面倒
フィッティングに含めるPathを設定
方法② 裏技?
①Path 2[O1_3]
を右クリック
②メニューから
Paths
-include paths for fitting
-exclude all paths after current
を選択
こっちの
ほうが簡単!
フィッティング開始
① Fit
ボタンを押す
コメントを書いておくと
後で思い出すときに便利
Fit #1 → Path 1, 2
フィッティング範囲や
パラメータ設定を
間違えていると
エラーが表示される
② Run fit
ボタンを押す
フィッティング終了
クリック
別ウィンドウが開きフィッティング
結果の詳細が表示
青:実測データ
赤:理論曲線
閉じたウィンドウ (Artemis palettes) を開くとき
Edit → Display fit results (Ctrl-2)
Results
独立に設定できる変数の最大値
Number of independent points: N = 2∆k∆R π
統計学的なフィッティングの評価
(E0やSplineなどAthenaの処理によっても結果が違う)
フィッティングにより求まった
Guessパラメータ
(括弧内:初期値)
パラメータ間の相関
(>0.25以上)
モデルが妥当であるかどうかの目安
amp (S02): 0.70 - 1.10
enot (∆E): < 10 eV
ss (σ2) : 0.003 - 0.020 Å2
Results (ウィンドウ画面の続き)
fittingの条件
R-factor
(先に表示されていた値と同じ)
∑ {[Re(χ (R ) − χ
N
R-factor
R=
i =1
data
i
theory
(Ri ))]2 + [Im(χ data (Ri ) − χ theory (Ri ))]2 }
∑ {[Re(χ (R ))] + [Im(χ (R ))] }
N
i =1
配位距離 r = reff + delr
2
data
i
2
data
i
 FEFFITマニュアル参照
(http://cars.uchicago.edu/~newville
/feffit/feffit.pdf)
Path 1
Path 2
カーブフィッティング②
モデル②
第2配位圏まで考慮
Path 1,2,4,5まで
フィッティングに含める
(Path 3 は寄与が低い)
R-range: 1 – 3.2 Å
に変更
ZnO.txt
をクリック
フィッティングに含めるPathを設定
方法②
③ Fit
ボタンを押す
Path 4-5
がフィッティング
対象に追加さ
れた。
① Path 4-5
を選択し,
右クリック
② Path
-include paths for fitting
- Include selected paths
を選ぶ
フィッティング実行!
モデル① vs. モデル②
モデル①
R = 0.00155
amp = 0.944
enot = 5.07
delr = -0.00227
ss = 0.00359
モデル②
R = 0.0658
amp = 1.38
enot = 2.40
ss = 0.0112
alpha
= -0.00052
第1配位圏が合わない!
カーブフィッティング③
モデル③
Path 1, 2のssを
独立にする
①Path 1
をクリック
右クリックして、
パラメータを
コピーしてもよい
④Guess, Def, Set
をクリック
⑤New
ボタンを押す
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にss
をss_1に変更する
⑥ss_1 = 0.003
と入力(初期値)
⑦guess
を選択
⑧ Fitボタンを
押す
モデル② vs. モデル③
モデル②
R = 0.0658
amp = 1.38
enot = 2.4
ss = 0.0112
alpha
= -0.00052
モデル③
R = 0.0346
enot = 2.4
amp = 1.13
ss = 0.0101
alpha = -0.00132
ss_1 = 0.00503
第1配位圏の一致が
かなり向上
各pathの寄与を表示させる
①表示させたいデータ
を選択(Cntlキーを押
しながらクリック)
②k, R, q
いずれかの
ボタンを押す
フィッティング結果の表示①
①Fitをクリック
②結果を見たいfitを右クリック
(raw log fileなら
ダブルクリックでもOK)
③表示形式を選択
・raw log file
・column view
・quick view
結果ファイルの
一時保存場所、
結果ファイルの保存、
画面消去
表示が消えて
いるとき
ドラッグ
クリック
フィッティング結果の表示②
レポート作成機能
①見たいfitを選択
(Ctrlキーを押しながらクリック)
選択したパラメータに関するレポートが
作成される
パラメータがグラフ表示される
② ▼ をクリック
見たいparameterを選択
データの保存
Fileメニューから…
Artemisプロジェクトファイルの保存
測定データの保存
フィット曲線の保存
残差の保存
すべてのpathデータの保存
これまでのまとめ
 FEFFによるモデル計算とフィッティング
パラメータは出来るだけ少なくする!
解析するShellごとに主要なPathを選択する
現実的なモデルを仮定
格子が等方的に膨張(圧縮)すると仮定
r = (1 + alpha) * reff
= reff + alpha * reff
= reff + delr
Shellごとのssを独立にする
付録1:結晶学データが分からないとき
(Quick first shell theory (QFS) でFEFF計算)
①解析したいデータファイルを
読み込んでおく
②メニューから Theory -Quick first shell を選択
③パラメータ入力
Absorbing atom: Zn
Edge: K
Scattering atom: O
Distance: 2.0 Å
Coordination: 4-coordination crystal
④Do it! をクリック
キャンセルするときは
Cancel and return to the main window
をクリック
パラメータの設定
k-range: 3 – 14.5 Å-1
R-range: 1 – 1.9 Å
dk: 1 Å-1
(初期値)
dr: 0.2
Å-1
3を選択
Windowチェック
ボックスをON
k(R)-window:
Hanning
(初期値)
Fit k-weight: kw=3
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 → グラフ表示でピーク高さが合わない!
N=4 と変更すると、
ピーク高さが合う
フィッティング範囲、ウィンドウ設定、パラメータ設定を
行って、フィッティング実行!
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1.971624 Å
amp (S02) = 0.941394
enot (∆E) = 4.343131
ss (σ2) = 0.004665 Å2
R-factor = 0.00106
結晶構造と比較しても
妥当な結果
付録2: Feff.inpファイルを編集する
付録1のQFSの結果を利用
(4配位から原子を一個減らして意図的に3配位として計算する)
② feff.inp をクリック
① Zn-O をクリック
1.15470
-1.15470
-1.15470
1.15470
1.15470
-1.15470
1.15470
-1.15470
1.15470
1.15470
-1.15470
-1.15470
2
2
2
2
O_1
O_1
O_1
O_1
2.00000
2.00000
2.00000
2.00000
feff.inpウィンドウ内を直接編集して、
最近接O原子の配位数を1つ減らして、
配位距離をxyzの各座標軸で0.1Åずつ短くする
(あらかじめテキストエディタで編集したファイルを
Theory-New feff template読み込んでもよい)
1.05470
-1.05470
-1.05470
1.05470
-1.05470
1.05470
1.05470
1.05470
-1.05470
2 O_1
2 O_1
2 O_1
2.00000
2.00000
2.00000
編集したFeff.inpファイルの計算結果
対象となるpathのみ選んで
フィッティング
r = 1.971624 Å
amp (S02) = 1.255192
enot (∆E) = 4.343131
ss (σ2) = 0.004665 Å2
R-facor = 0.00106
ampが大きい
↓
3配位は
モデルとして
不適切
付録3:マニュアル・参考情報
Html版マニュアル
http://cars9.uchicago.edu/~ravel/software/doc/Artemis/artemis.html
各種参考情報
http://xafs.org/Tutorials
特にShelly D. Kelly 氏(Argonne Natl. Lab.) のAthenaとArtemisに関するtutorial
http://xafs.org/Tutorials?action=AttachFile&do=get&target=Basics_of_XAFS_to_chi.pdf
http://xafs.org/Tutorials?action=AttachFile&do=get&target=Basics_of_XAFS_analysis.pdf
Iffefitのメーリングリスト(Iffefit, Athena, Artemisの開発者から回答してもらえる)
http://millenia.cars.aps.anl.gov/mailman/listinfo/ifeffit/
メーリングリストのアーカイブ(過去に同様な質問がされていないかどうか確認しておく)
http://millenia.cars.aps.anl.gov/pipermail/ifeffit/
付録4:各種ファイル(atoms.inp, feff.inp)、
座標データファイル保存
Theoryメニューから…
Write special output…
Theory – New Atoms page
import atoms.inpに利用
( New Feff input template
import feff.inp)
atoms.inpファイルの保存
(feff.inp)
xyz座標データファイルの保存
モデル構造の
可視化に利用
モデルの三次元可視化による確認
(可視化プログラム利用)
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する。
(http://jp-minerals.org/vesta/jp/)
プログラム起動
メニューから File -Open を選択
付録5:atoms.inpをインターネット上で作成
http://cars9.uchicago.edu/cgi-bin/atoms/atoms.cgi
文献などから既知の
結晶構造を入力
atoms.inpをインターネットから
ダウンロード
ATOMS database
① Zn をクリック
②目的の物質を探し出してチェック
③ Get Atoms.inpを
クリック
付録6:FEFFのバージョンを変更する
(ATOMS計算用)
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
①メニューから Edit - Edit preferences を選択
② atoms のサブメニューを開いて
feff_versをクリック
③使うFEFFの
バージョンを選ぶ
④ templateをクリック
⑤ atoms の計算で出力される
feff.inp のバージョンを選ぶ
FEFFのバージョンを変更する
(FEFF計算用)
別バージョンのFEFFを用意する
① feff のサブメニューを開いて
feff_executableをクリック
②クリックすると、ファイルダイアログが開
くので、使うFEFFの実行ファイルの場所を
指定する
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