化学绘图分析软件SingleCrystal 新版本5的功能概述

化学绘图分析软件SingleCrystal新版本5已正式发布。从教室到实验室再到同步加速器：单晶是可视化和理解晶体衍射和形态特性的简单方法。SingleCrystal可以模拟多相X射线、中子和电子衍射图案，显示倒易晶格（2D或3D），可视化布里渊区，并构建平面或矢量的立体投影。通过将模拟图案与观察到的衍射图像相结合，您可以自动索引图案并确定晶体的方向。

模拟单晶衍射

SingleCrystal在华丽的高DPI图形中提供关键单晶衍射技术的实时交互式模拟。衍射几何结构包括透射电子显微镜（TEM）-带有可选的菊池线-加上进动、Laue（前板、后板或圆柱形几何结构），以及标准或加权的往复晶格截面（在用户指定的高度）。在适当的情况下，还可以显示粉末环。

模拟立方晶体的菊池线，右侧为对称相关平面的立体投影。

多相衍射

多相衍射很简单，只需在窗口中添加一个新的晶体或观察到的衍射图像。单个图案可以相对于彼此旋转或移动，切换“打开”或“关闭”，复制（以允许“之前”和“之后”编辑比较）或复制到其他窗口。这是理解结对和拓扑关系的好方法。

孪晶的TEM衍射模拟。来自两个双方向的反射是红色和蓝色编码的。它们的取向关系——关于（101）的镜面反射——总结在右侧的立体投影（此处显示为蕞小化）中。

比较粉末环和单晶反射的多模式TEM衍射模拟。

实时参数控制

模拟检查器提供对样品和仪器参数的实时控制，包括波长、相机长度、强度饱和度、伽马控制、光束会聚、样品厚度（TEM）、样品体积、细胞参数和场地占用率。您还可以实时编辑颜色、透明度、标签、系统缺失、字体、放大率和定位。

使用模拟检查器在一个阶段中模拟剪切变换。将相应的衍射图案（红色斑点）与未失真的原始图案（黑色斑点）进行比较。

实时旋转和缩放

衍射图案可以实时旋转和缩放，方法是用鼠标点击和拖动，使用触控板或触摸屏上的多点触摸手势，使用滚轮、工具栏倾斜控制、触摸条旋转转盘（Mac）或键盘。可以以度为单位输入准确的倾斜，也可以将视图方向定义为平面法线或晶格矢量。

不同触摸条布局的示例，适用于2016年到2023年的MacBook Pro机型。虽然不再包含在较新型号中，但我们的触摸条集成展示了我们为Mac编写本地代码的承诺。我们很高兴与苹果公司密切合作，为我们的客户提供尽可能好的用户体验。

测量和探索

屏幕工具为模拟模式提供交互式距离和角度测量，并提供触觉反馈（Mac）：字面意思是“感受你的反射”。集成反射列表允许您搜索、浏览和排序模拟反射，并按可见性和/或类型进行过滤。

SingleCrystal具有先进的衍射图像处理功能。图像着色-包括令人印象深刻的渐变-可以应用自定义阈值级别来增强可见性。屏幕覆盖-标尺、量角器和网格-提供对观察到的衍射图像的高精度测量，包括使用标尺覆盖的强度剖面（2D横截面）选项。

在观察到的（和着色的）TEM衍射图像上对强度分布进行轮廓分析。

自动索引观察到的模式

模拟的图案可以叠加在观察到的图案之上，用于直接比较。使用网格工具，自动索引很简单：只需单击“自动调整”按钮，网格就会立即在观察到的图案上捕捉到位。（或者，可以通过拖动轴网的臂手动调整轴网的大小）。然后让SingleCrystal计算蕞佳拟合方向，并为您的衍射点编制索引。

使用网格覆盖自动索引观察到的TEM衍射图案。（观察到的图像在SingleCrystal中进行了着色，以帮助强调衍射点并使其更易于测量。）

3D衍射

您可以在3D中可视化加权倒数晶格，倒数晶格点的大小和/或颜色取决于强度。添加倒易晶格平面、向量和圆锥体（表示给定倒易晶格向量周围的小圆）。使用复杂的深度渐变控件可以可视化交互空间的板。此外，使用“箭头”工具可以测量三维中单个倒数晶格点或倒数晶格点组之间的距离。

加权三维倒数晶格。

布里渊区

SingleCrystal使您可以可视化任一晶体结构的第①个布里渊区。该区域显示为使用苹果原生“Metal”或微软原生Direct X技术的3D模型。您可以看到该区域与其对等空间的相邻区域之间的关系。确定顶点、边中心和面中心的位置。通过点上的移位单击来定义轨迹。

立方F结构的第①个布里渊区。

水晶形状

SingleCrystal可以让您快速轻松地构建水晶形状。只需输入一个或多个面，然后让SingleCrystal计算它们的对称关系。单击并拖动滑块控件以设置面位置（“Wulff Construction”），然后可以测量界面角度或顶点关系。

由于SingleCrystal是一个多图案/结构程序，您可以将多种形状组合起来比较手性效应（例如，左旋和右旋石英），或了解孪晶关系，例如钾长石中的“Carlsbad孪晶”：-

钾长石中的Carlsbad中间渗透孪晶。

立体投影

为了帮助您在衍射空间中导航，您可以利用实时立体投影（“立体图”）作为定向向导，该投影可以全尺寸或缩小显示。立体图显示平面法线或晶格矢量（区域轴）的角位置，绘制为极点，也可以绘制为大圆或小圆轨迹。

使用专用的立体图检查器可以添加极点（或请求SingleCrystal自动将极点添加到蕞大hkl，或添加与对称相关的极点）。您可以按对称性或N值对极点进行分组，为其上色，并使用广泛的投影控件自定义显示属性，如立体网、线宽、极点和字体大小等。

SingleCrystal允许您以交互方式测量极点及其角度。

傅立叶变换

您可以立即从任一显示的图像或衍射图案生成傅立叶变换。或者，您可以在工作时显示交互式傅立叶变换视图。傅立叶变换窗格有自己的比例尺和标尺：这是理解相互关系的好方法。

SingleCrystal包括一个广泛的傅立叶变换“掩模”和图案库，旨在加强“光学”衍射和“卷积”概念的教学。

图像的交互式傅立叶变换（右）（左）。傅立叶变换是按强度进行颜色编码的。注意每个视图中的比例尺。

包括晶体结构

SingleCrystal允许您在程序中从头开始构建新的衍射模拟，这要归功于一个独立的晶体编辑器（具有完全对称处理）。您还可以从CIF、CMTX或CrystalMaker文档（CMDX或CMDF）导入结构，或在“实时强度模式”下从CrystalMaker 11无缝发送结构数据（如下）。

SingleCrystal还包括约1000种晶体结构（包括500种矿物）的库：索引、可搜索，并可用于即时衍射模拟。这不是典型的随意数据库；相反，它是一个专门为单晶优化的库，具有空间组、密度、体积和其他晶体学数据显示。

使用集成结构库查找仅包含K、Al、Si和O的结构。

CrystalMaker 11集成

SingleCrystal 5被设计为与CrystalMaker 11一起工作，从保存的晶体文件中读取数据以模拟衍射特性。这两个程序可以链接，让你在一个窗口中查看晶体结构，在另一个窗口查看其衍射图案。启用CrystalMaker的“实时旋转模式”后，旋转晶体会导致其衍射图案旋转，反之亦然。新的“实时强度模式”更进一步：允许您在CrystalMaker中实时编辑结构（移动、旋转、改变原子组），并在SingleCrystal中看到模拟衍射图案的更新。