X線回折(XRD)

DIFFRAC.TOPASソフトウェア

Bragg回折ピーク解析からPDFリファインメントのためのもっともすぐれたソフトウェア: 単一ピークフィッティングから結晶構造解析まで

TOtal Pattern Analysis Solution

ハイライト

新たな革新を牽引

DIFFRAC.TOPASは結晶相の定量分析、微構造解析、結晶構造精密化を行うプロファイルフィッティングベースの解析ソフトウェアです。TOPASの特長は、現在使用されているすべてのプロファイルフィッティング技術に加え、以下のような関連アプリケーションを有機的に統合していることです。

  • 単一ピークフィッティング (SPF) または全パターンフィッティング (WPPF)
  • 指数付け
  • 全パターン分解法 (WPPD)
  • 結晶構造決定と精密化
  • 微構造解析: 結晶子サイズと結晶子歪み
  • 結晶相の定量分析

TOPASは非線形最小二乗最適化システムを中心に構築されており、様々なタイプのBragg回折や二体分布関数 (PDF) データを総合的に取り扱えるよう特別な設計を採用しています。これにより、実験室XRDや放射光、CW型およびTOF型中性子回折による粉末回折、単結晶回折、PDFデータセットなどに対し、任意の数のデータを精密化する機能を有します。

TOPASはその類を見ない分析能力から、Bragg回折データやPDFデータの精密化ソフトウェアとして産官学で最も広く利用されています。

Google Scholarを使用して「TOPAS Bruker」や「TOPAS Coelho」などで検索すれば、数多くのユーザーのアプリケーション事例に触れ、興味深い文献リストを得ることができます。

TOPASハイライト

結晶相定量分析

TOPASは最先端の微構造解析のための独創的な機能を提供します。TOPASは直接畳み込み法により、粉末XRDパターンに対する装置およびサンプルそれぞれの寄与を正確に識別し、物理的に有意な微構造パラメーターを決定することができます。

XRD装置の持つ「装置定数」は、適切な標準サンプルを測定して決定するか、またはX線光学理論に基づいて直接計算するFundamental Parametersアプローチ (FP法) を利用することができます。

微構造解析

パラオキシ安息香酸ナトリウムの異方的結晶子歪み解析 (Dinnebier et al., 1999)

TOPASは最先端の微構造解析のための独創的な機能を提供します。TOPASは直接畳み込み法により、粉末XRDパターンに対する装置による寄与とさまざまなサンプルの寄与を正確に識別し、物理的に意味のある微構造パラメーターを決定することができます。

XRD装置の持つ「装置定数」は、適切な標準サンプルを使用して測定するか、またはX線光学理論に基づいて直接計算するFundamental Parametersアプローチ (FPA) を利用することができます。

微構造解析は、あらかじめ定義された微構造モデルをデータに直接フィッティングすることで行われます。TOPASは、従来の積分幅を用いた解析に基づく様々な等方性・異方性モデルだけでなく、微構造解析への完全な物理的アプローチである全パターンモデリング (WPPM) 法にも対応しています。

結晶構造決定と構造精密化

TOPASは、無機化合物、金属有機化合物、有機化合物の構造解析のための独創的で非常に有効なアプローチを提供しています。

このアプローチは、構造決定、補完、精密化のための3つの異なる技術を有機的に統合しています。

  1. 3D (差分) フーリエ解析で補完されたグローバルリートベルト精密化
  2. Charge Flipping法
  3. 二体分布関数 (PDF) 解析

電光石火のPDF精密化

非常にセンセーショナルなのは、TOPASがPDFデータを精密化するスピードです。TOPASは他のソフトウェアと比較して、実に3~6桁高速に計算処理を行い、原子対の数が増えるにつれて優位性が増していきます。数億個の原子対の相関的パラメーターであっても、最新のPC環境では、1回の計算時間は数秒しかかかりません。

結果として、数時間から数日を必要としていた精密化に要する時間は、数秒から数分に短縮され、従来のリートベルト精密化と同等の速度でルーチンのPDF精密化解析が可能になりました。

本当の美しさ

TOPASの最も重要な点は、ユーザー定義の解析条件式を全面的にサポートする柔軟なマクロ言語であることでしょう。

これにより、ユーザーはソースコードを変更することなく、高度に洗練された、あるいは特殊な精密化モデルをTOPASに導入することができます。

  • 関数最小化と線形・非線形拘束のための計算機代数システム
  • ユーザー定義の精密化パラメーターおよび精密化モデルのサポート