CrystalSleuth の変更点

#author("2024-03-08T17:26:56+09:00","default:masami","masami")
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*CrystalSleuth (2015/09/08) [#mc155b49]
#image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/crystalsleuth.png,center,60%)
-CrystalSleuthはアリゾナ大学のRobert T. Downs教授のグループが作っているラマン用のスペクトル表示および検索ソフトウエア。Sleuthは探偵の俗語。検索の具体的手法の記載がないが、スペクトルデータ自体が付属していることや高バックグラウンドでの問題を考えると、測定スペクトルとのコンボリューションを計算して、一致度を見ているのかもしれない。Windows版のみソフトが無償提供されている。このソフトはテキストデータファイルのみを読み込める。検索には同じくDowns教授らが構築されている鉱物のラマンデータベースRRUFF（X線粉末パタンと赤外吸収スペクトルもある）を使う（データはソフトウエアに付属）。以下のアドレス参照。https://rruff.info/about/about_general.php
-RRUFFについては、T. Armbruster and R.M. Danisi (ed), "Highlights in Mineralogical Crystallography", De Gruyter, 2016の1章に、B. Lafuente, R.T. Downs, H. Yang and N. Stoneによる"1. The power of databases: The RRUFF project"が出ている。
**試用 [#m23ffbf2]
　マニュアルを参考に、いくつか手持ちのスペクトルでテストしてみた。我々のところのマイクロラマン装置は測定にPrinceton Instruments社のWinspecプログラムを使っているが、デフォルトで作られるファイルはバイナリー形式なので、一度ToolsメニューのASCII変換機能で、テキストファイルに変換しておく必要がある（横軸は相対波数を選択）。これで作られたファイルはCrystalSleuthで読み込めた。
　まずCrystalSleuthで測定データを読み込む。スペクトルが表示されるはず。バックグラウンドが高い場合はバックグラウンドを引かないと検索がうまくいかないので、右クリックから出てくるメニューでバックグラウンド補正を行う。自動なので調整はできない。同様に宇宙線由来ピークの除去もできる。これはCCD検出器に宇宙線が通過した時に、鋭いピークとしてスペクトル上に現れる偽ピーク。非常に鋭いので普通は本当のラマンピークと区別できる。再測定すればそのピークは消えるのでそれと分かる。
　そして検索を実行。検索された相がリストで示される。リストの相をダブルクリックすると、そのスペクトルが測定スペクトル上に重ねて示されるので、詳細に一致具合を比べることができる。もし検索で見つからない場合でも、鉱物名が分かる場合は、リストがアルファベット順に並んでいるので、鉱物名で見つけて、表示させてスペクトルを比較してみることができる。
　試したところでは、forsterite, kyanite, graphite, diamondは正しく検索された。SiC（moissanite）は少し波数がずれているのと、方位によるピーク強度の違いで、うまく検索されなかった。coesiteは検索のリストには出ているが、上位になってない。データベース中のcoesiteスペクトルを見てみたら、スペクトルが２つあり、天然のものはかなりブロードなピーク、合成試料のスペクトルは多くのピークの低波数側に肩があり、何か測定上の問題があったのかもしれない。試料提供者はなんとPrewitt先生だった。順位が低くなったのはデータベース中のスペクトルの質のためかもしれない。
　下は合成forsterite（Mg2SiO4）ペレットの表面にレーザーを集光して測定したスペクトルを検索させたところ。メインピーク辺りを拡大している。検索結果はforsteriteのデータが上位にあり、この場合は正しく検索された。スペクトルの黒い線が測定データ、青い線は一番一致のよいデータベース中のforsteriteのスペクトル。

　一番上の図は合成forsterite（Mg2SiO4）ペレットの表面にレーザーを集光して測定したスペクトルを検索させたところ。メインピーク辺りを拡大している。検索結果はforsteriteのデータが上位にあり、この場合は正しく検索された。スペクトルの黒い線が測定データ、青い線は一番一致のよいデータベース中のforsteriteのスペクトル。
**注意点 [#x86788e6]
-バックグラウンドが高いスペクトルは検索がうまくいかないので、バックグラウンドを予め引いておく必要がある。バックグラウンド補正はなぜかメニューにはないが、右クリックした時のポップアップメニューにあるので、それを使う。ボタンアイコンでも存在する。
-波数がずれている場合も当然うまく検索されない。波数校正が出来てない場合など。高温／高圧スペクトルなどもピーク位置がずれるのでダメだろう。
-ラマンは方位や偏光の状態でピーク強度が大きく異なり得るために、データベースのデータとは異なる方位や偏光状態で測定したスペクトルだと一致が悪くなり、検索がうまくいかないケースがあった。このデータベースは同じ鉱物でも産地等が違うものは全て収録されている。そのため、測定した時の方位も様々なので、登録スペクトル数が少ない鉱物で特に起こりやすいようだ。対策としては、測定する時になるべく様々な粒子、単一粒子なら方向を変えて、測定しておいて、得られたスペクトルを全て検索にかける。
-もちろんデータベースにないスペクトルは検索できない。