大型放射光施設SPring-8bl01b1.spring8.or.jp/XSS2014/XSS_honma.pdf · 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
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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
bull Athenaによる動径構造関数の導出
bull ArtemisとFEFFを利用したカーブフィッティング
4
Athenaによる 動径構造関数の導出
ー実践 ZnO結晶の解析ー
5
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)
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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
bull Athenaによる動径構造関数の導出
bull ArtemisとFEFFを利用したカーブフィッティング
4
Athenaによる 動径構造関数の導出
ー実践 ZnO結晶の解析ー
5
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)
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
実習内容
bull Athenaによる動径構造関数の導出
bull ArtemisとFEFFを利用したカーブフィッティング
4
Athenaによる 動径構造関数の導出
ー実践 ZnO結晶の解析ー
5
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)
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
4
Athenaによる 動径構造関数の導出
ー実践 ZnO結晶の解析ー
5
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)
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
5
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)
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
6
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
httpsupportspring8orjpDoc_lectureText_100113html
ダウンロード クリック 20100113lzh
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
7
測定データの読み込み
[File] ndash [Open file(s)]
もしくは
Ctrl-o
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
8
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
ZnOtxt の選択
読込可能ファイル形式 bull カンマ区切りタブ区切りスペース区切りテキスト bull Athenaプロジェクトファイル(prj) bull 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
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
9
測定データの読み込み
内容確認ダイアログ
OKボタンを押すだけ
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
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
10
測定データの読み込み
読み込み直後
データグループ
吸収スペクトル [mu(E)] +
バックグランド [background]
バックグランドを差し引いたものがEXAFS振動
プロットオプション
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
11
mu(E)プロットのバリエーション
mu(E) + background mu(E)
プロットオプションを操作する
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
12
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
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
13
プロジェクトファイルの保存
ファイル名ZnOprjで保存
[File] ndash [Save entire project ashellip]
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
14
プロジェクトファイルの保存
ZnOprj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
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
15
EXAFS振動の表示
EXAFS振動
クリック
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
16
EXAFS振動の強調処理
n = 1 kχ(k)
n = 3 k3χ(k)
３を選択
k の大きい領域が強調される
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
17
フーリエ変換パラメータ
Windowをチェック
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
18
フーリエ変換パラメータ
k の範囲を最大20まで広げる
ウィンドウの範囲を3~14にする
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
19
フーリエ変換スペクトルの表示
クリック
Zn O
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
20
FTプロットのバリエーション
Magnitude (default) プロットオプション
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
21
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
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
22
EXAFS振動成分の抽出
スペクトルに対する スプライン補間
パラメータが不適切だと 補間に失敗する
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
23
「バックグランド処理」とは
スペクトルに対する スプライン補間
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
∥
XAFS振動抽出の失敗
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
24
吸収端エネルギー (E0)の調整
E0
bull XAFS振動の周期や振幅に影響
bull 任意性がある bull デフォルトμ(E)1回微分
のピーク位置
SN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
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
25
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
Iffefitrsquos 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05
atomic value テーブル値
the peak of the white line
ホワイトラインのピーク
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
26
E0の調整方法 その1
fraction値の設定
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
27
E0の調整方法 その2
直接数値を編集
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
28
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
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
29
スプライン領域の変更
EXAFS振動
（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
Spline range k 0～9にする
14 rarr 8 にする
演算範囲が制限される
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
30
スプライン領域変更の効果
スプライン変更前 変更後
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
31
複数データの比較
Zn-foiltxtを開く データグループに 追加される
データの追加
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
32
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
重ねて表示される 規格化 (default)
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
33
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
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
34
解析パラメータを一致させる
Zn-foiltxt を選択し
クリック
ZnOもZn-foilのパラメータになる
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
35
金属と酸化物のEXAFS振動とFT
O
Zn
ZnとZnOの比較
振幅 rArr 散乱元素種配位数 振動周期 rArr 結合距離
Zn
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
36
Athenaの終了
[File] ndash [Quit]
Athenaを終了させて 再度起動しましょう （ZnOprjを上書きしないように）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
37
付録1データの足し合わせ（merge）
測定データの一括読み込み
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
step1 step2
クリック
A全データ選択
U 全データ選択解除 I 選択データ反転
step3
表示範囲を調整
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
38
データの足し合わせ
データの足し合わせ（merge）
クリック
足し合わせデータldquomergerdquoと 標準偏差が表示
ldquomergerdquoが追加される
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
39
Pre-edge line amp 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 rarr Pre-edge range post-edge line rarr Normalization range
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
40
Pre-edge line amp Post-edge line
bull 規格化の基準となる bull バックグランド決定 に影響
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
41
付録2Linear 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
Rh1txt Rh2txt Rh3txt Rh4txt Rh5txt
標準試料
標準試料
dir20100131yenL_C_fit
12の化学状態が混ざっている
12の重ね合わせの重みを求める
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
42
Linear combination fit
データの読み込み
等吸収点
step1 step2
step4
全データ選択
表示範囲を調整
step3
Rh1からRh5へ連続的に変化
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
43
Linear combination fit フィッティングパラメータの設定
モードが変更
Rh2 3 4全て変更
共通設定
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
44
Linear combination fit フィッティング実行
Rh2 3 4選択
クリック
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
45
Linear combination fit
Rh1 0781
解析結果の表示
Rh5 0219
Rh2
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
46
Linear combination fit
レポートの作成 1 - データ個別詳細 -
デフォルトファイル名 Rh2txtlcf
Fitting range
重ね合わせの重み
データ
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
47
Linear combination fit
デフォルトファイル名 lcf_markedcsv
レポートの作成 2 - 全データ概要 -
重ね合わせの重み 重ね合わせの重み Rh2 3 4
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
フリーウェアArtemisと FEFF(Ver6)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
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
EXAFS解析の流れ
モデルフィッティング
構造パラメーターの最適化
モデルの妥当性の判断
構造モデルの作成 原子座標配位数と距離
XAFSスペクトルの理論計算 χ(k)またはFT-XAFS
EXAFSデータの処理 BackgroundBaselineの決定 χ(k)の抽出 FT－XAFSの計算
Athena
FEFF Artemis
解析者 (Atoms)
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
EXAFSの基本式
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
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）
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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 bull Ctrl-o または bull File - Open file(s)
2 データを選択
ZnOprj を開く
ZnOtxt が選択されていることを確認
Import these data ボタンを押す
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1 dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値） k 0 ndash 20 Å-1
k
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
結晶学データの入力（Atoms）
④原子座標を入力 Defineで決定 Newで次の原子を入力 Zn 13 23 0 O 13 23 03917
入力済みの原子座標
コメント
⑤中心原子を選択
クラスターの半径 (Å) ③edgeを選択（K）
⑥入力が終わったら Run Atomsを押す
①空間群を入力P63mc (186)
②格子定数を入力 a = 32501 Aring b = 32501 Aring c = 52071 Aring α = 90deg β = 90 deg γ = 120 deg
Atoms FEFFinpを作成するプログラム
Shift vector 原点の取り方によっては修正することも
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
FEFF計算
そのまま Run Feff ボタンを押す
The first 10 ボタンを押す
FEFFinp の内容 （場合によっては手動で編集する こともあり）
クリック
ドラッグ
内容を確認する
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
This feff6 input file was generated by Artemis 08014
Atoms written by and copyright (c) Bruce Ravel 1998-2001
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
total mux=1 870 microns unit edge step 1021 microns
specific gravity = 5674
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
Normalization correction 000045 ang^2
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-----------------------------------------------------------------
The following crystallographic data were used
title ZnO
space = P 63 m c
a = 325010 b = 325010 c = 520710
alpha = 900 beta = 900 gamma = 1200
core = Zn1 edge = K
atoms
elem x y z tag occ
Zn 033333 066667 000000 Zn1 100000
O 033333 066667 039170 O1 100000
-----------------------------------------------------------------
feffinpの内容（ヘッダー） FEFFとArtemisの
バージョン
ATOMSで入力した内容 ATOMSinp
（ATOMS計算用ファイル）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
TITLE ZnO
HOLE 1 10 Zn K edge (96590 eV) second number is S0^2
mphasempathmfeffmchi
CONTROL 1 1 1 1
PRINT 1 0 0 0
RMAX 60
CRITERIA curved plane
DEBYE temp debye-temp
NLEG 4
POTENTIALS
ipot Z element
0 30 Zn
1 30 Zn
2 8 O
ArtemisではFeffinp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
httpleonardophyswashingtonedufeffhtmldocumentationhtml (FEFF 3 5 6 7 8 9英語版） httppfwwwkekjpjxs (FEFF8日本語版）
タイトル
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）
印コメントアウト （計算時に考慮されない）
４行程（3回散乱）まで計算
中心原子
散乱原子
K HOLE 1 L1 HOLE 2 L2 HOLE 3 L3 HOLE 4 etc
feffinpの内容（計算方法の指定）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
feffinpの内容（座標データ） ATOMS this list contains 77 atoms
x y z ipot tag distance
000000 000000 000000 0 Zn1 000000
187643 000003 -056393 2 O1_1 195934
-093824 -162502 -056393 2 O1_1 195934
-093824 162508 -056393 2 O1_2 195939
000000 000000 203962 2 O1_3 203962
000000 000000 -316748 2 O1_4 316748
187643 000003 260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 260355 1 Zn1_1 320928
187643 000003 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 -162502 -260355 1 Zn1_1 320928
-093824 162508 260355 1 Zn1_2 320931
-093824 162508 -260355 1 Zn1_2 320931
281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 325010 000000 1 Zn1_3 325010
281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
-281467 -162505 000000 1 Zn1_3 325010
000000 -325010 000000 1 Zn1_3 325010
187643 -325007 -056393 2 O1_5 379499
-375291 000003 -056393 2 O1_6 379504
187643 325013 -056393 2 O1_6 379504
281467 162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 162505 203962 2 O1_7 383708
000000 325010 203962 2 O1_7 383708
281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
-281467 -162505 203962 2 O1_7 383708
000000 -325010 203962 2 O1_7 383708
281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 325010 -316748 2 O1_8 453829
281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
-281467 -162505 -316748 2 O1_8 453829
000000 -325010 -316748 2 O1_8 453829
187643 -325007 260355 1 Zn1_4 456754
187643 -325007 -260355 1 Zn1_4 456754
-375291 000003 260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 260355 1 Zn1_5 456758
-375291 000003 -260355 1 Zn1_5 456758
187643 325013 -260355 1 Zn1_5 456758 XYZ座標 （Å）
ポテンシャル 指標
原子の タグ
中心原子からの距離（Å）
POTENTIALS ipot Z element 0 30 Zn （中心原子） 1 30 Zn （散乱原子） 2 8 O
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
feffinpの内容（座標データ） 469110 -162502 -056393 2 O1_9 499651
-093824 -487512 -056393 2 O1_9 499651
469110 162508 -056393 2 O1_10 499653
-375291 -325007 -056393 2 O1_10 499653
-375291 325013 -056393 2 O1_11 499657
-093824 487518 -056393 2 O1_11 499657
187643 000003 464317 2 O1_12 500800
-093824 -162502 464317 2 O1_12 500799
-093824 162508 464317 2 O1_13 500801
000000 000000 520710 1 Zn1_6 520710
000000 000000 -520710 1 Zn1_6 520710
469110 -162502 260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 260355 1 Zn1_7 560585
469110 -162502 -260355 1 Zn1_7 560585
-093824 -487512 -260355 1 Zn1_7 560585
469110 162508 260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 260355 1 Zn1_8 560587
469110 162508 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 -325007 -260355 1 Zn1_8 560587
-375291 325013 260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 260355 1 Zn1_9 560590
-375291 325013 -260355 1 Zn1_9 560590
-093824 487518 -260355 1 Zn1_9 560590
562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
-562934 000000 000000 1 Zn1_10 562934
281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 487515 000000 1 Zn1_11 562934
281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
-281467 -487515 000000 1 Zn1_11 562934
187643 -325007 464317 2 O1_14 597017
-375291 000003 464317 2 O1_15 597021
187643 325013 464317 2 O1_15 597021
562934 000000 203962 2 O1_16 598745
-562934 000000 203962 2 O1_16 598745
281467 487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 487515 203962 2 O1_16 598745
281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
-281467 -487515 203962 2 O1_16 598745
END
feffinpの終わり
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Pathのイメージ
Σj 散乱原子に対して足し合わせる ))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02 kkr
krkkFN
Sk jjj
jjj
jφ
σχ +sum
minus=
EXAFS振動の大きさ（振幅） EXAFS振動の周期
一回散乱 (single scattering path)
二行程 (2 legs)
二回散乱 (doble scattering path)
三行程 (3 legs)
三回散乱 (triple scattering path)
四行程 (4 legs)
Zn
O_1
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
結果 Interpretation (Path一覧)
Reff パス長の12 Single scatteringの 場合は配位距離に等しい
Degeneracy 等価な原子の数
Amplitude 相対強度 （Path 1の強度=100）
Scattering Path 散乱経路 [+] ＝中心原子 (Zn) オレンジ色＝single scattering
Path 1 ndash 10まで取り込まれた
クリック
1959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
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
結晶構造上の配位距離
Reff (Rj) = 19593
振幅減衰因子 S02 (S0
2) = amp
各pathの設定（path 1）
( ) 022
0022 22
jjj EmkEEmkk ∆minus=minusminus=
))(2sin()2exp()(
)( 2
22
02
jjjjj
jjjjj krkkr
kkFNSk
jφ
σχ +sum
minus=
結晶構造上の配位数 N (Nj) = 3
チェックON フィッティングに含める
Path 1をクリック （テキスト文字の上）
Debye-Waller因子
sigma^2 (σ2) = ss
相対配位距離 delR (∆rj) = delr
jjj rRr ∆+=
吸収端シフト delE0 (∆Ej0) = enot
amp ss
delr
enot
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
フィッティングパラメータ
Guess Def Set をクリック
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
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
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）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Pathの選択（第一配位圏）
Pathの選択 第一配位圏の解析
FEFF0をクリック
Ctrlキーを押しながら クリックして選ぶ
Path 1
Path 2
第一配位圏に対応するのはPath-1 2 Zn
O_1
Rをクリック
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Pathの選択（第二配位圏）
Pathの選択 第二配位圏の解析
第二配位圏に対応するのはPath 3-7
Path 3
Path 4 Path 5
Path 6
Path 7
先ほどと同様に表示させる
Zn
Zn_1 O_1
O_2
Zn_2
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
カーブフィッティング①
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 19 Å dR 02 Å R-window Hanning
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） Fitting space R
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）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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
①Path 3[O1_4] をクリック
②Include in the fit チェックボックスをオフ
Path 3 以降を フィッティングから外す
③Path 4 以降について ①②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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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 rarr Path 1 2
② Run fit ボタンを押す
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
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
フィッティング終了
青実測データ 赤理論曲線
別ウィンドウが開きフィッティング 結果の詳細が表示
閉じたウィンドウ （Artemis palettes） を開くとき Edit rarr Display fit results （Ctrl-2）
クリック
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Results
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 （gt025以上）
モデルが妥当であるかどうかの目安 amp (S0
2) 070 - 110 enot (∆E) lt 10 eV ss (σ2) 0003 - 0020 Aring2
Number of independent points π2 RkN ∆∆=
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）
独立に設定できる変数の最大値
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Path 1
Path 2
fittingの条件
配位距離 r = reff + delr
( ) ( )( )[ ] ( ) ( )( )[ ] ( )( )[ ] ( )( )[ ] sum
sum
=
=
+
minus+minus= N
iidataidata
N
iitheoryidataitheoryidata
RR
RRRRR
1
22
1
22
ImRe
ImRe
χχ
χχχχR-factor
R-factor （先に表示されていた値と同じ）
Results (ウィンドウ画面の続き）
FEFFITマニュアル参照 (httpcarsuchicagoedu~newvillefeffitfeffitpdf)
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
カーブフィッティング②
ZnOtxt をクリック
R-range 1 ndash 32 Aring に変更
モデル② 第２配位圏まで考慮
Path 1245まで フィッティングに含める （Path 3 は寄与が低い）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
フィッティングに含めるPathを設定 方法②
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
Path 4-5 がフィッティング対象に追加された
フィッティング実行
③ Fit ボタンを押す
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
モデル① vs モデル②
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 240 ss = 00112 alpha = -000052
第1配位圏が合わない
モデル① R = 000155 amp = 0944 enot = 507 delr = -000227 ss = 000359
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
カーブフィッティング③
①Path 1 をクリック
②ssをss_1に変更
③Path 2も同様にssをss_1に変更する
モデル③ Path 1 2のssを 独立にする
④Guess Def Set をクリック
⑤New ボタンを押す
⑥ss_1 = 0003 と入力（初期値）
⑦guess を選択
右クリックして パラメータを コピーしてもよい
⑧ Fitボタンを 押す
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
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- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
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- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
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- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
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- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
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- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
モデル② vs モデル③
モデル③ R = 00346 enot = 24 amp = 113 ss = 00101 alpha = -000132 ss_1 = 000503
モデル② R = 00658 amp = 138 enot = 24 ss = 00112 alpha = -000052
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
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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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
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- フィッティング終了
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- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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
クリック
ドラッグ
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
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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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- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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）
② をクリック 見たいparameterを選択
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
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
データの保存
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
Fileメニューからhellip
Artemisプロジェクトファイルの保存
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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
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
解析するShellごとに主要なPathを選択する
パラメータは出来るだけ少なくする
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
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文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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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- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
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- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
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- feffinpの内容（計算方法の指定）
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- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
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- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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 20 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
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
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- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
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- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
パラメータの設定
3を選択
WindowチェックボックスをON
k-range 3 ndash 145 Å-1
dk 1 Å-1
（初期値）
k(R)-window Hanning （初期値）
R-range 1 ndash 19 Aring
Fit k-weight kw=3
dr 02 Å-1
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
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- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
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- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
QFS 計算結果の確認
FEFF計算結果が追加された
初期値 N=1 rarr グラフ表示でピーク高さが合わない
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
N=4 と変更すると ピーク高さが合う
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
QFS 計算結果によるカーブフィッティング
r = 1971624 Aring amp (S0
2) = 0941394 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-factor = 000106
結晶構造と比較しても 妥当な結果
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
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文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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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- 本実習の目的
- 実習内容
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- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
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- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
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- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
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- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
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- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
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- Linear combination fit
- Linear combination fit
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- Linear combination fit
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- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
付録2 Feffinpファイルを編集する
① Zn-O をクリック
② feffinp をクリック
105470 105470 105470 2 O_1 200000 -105470 -105470 105470 2 O_1 200000 -105470 105470 -105470 2 O_1 200000
feffinp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01Å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)
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）
115470 115470 115470 2 O_1 200000 -115470 -115470 115470 2 O_1 200000 -115470 115470 -115470 2 O_1 200000 115470 -115470 -115470 2 O_1 200000
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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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- 本実習の目的
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- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
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- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
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- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
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- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
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- Athenaの終了
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- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
編集したFeffinp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 = 1971624 Aring amp (S0
2) = 1255192 enot (∆E) = 4343131 ss (σ2) = 0004665 Aring2 R-facor = 000106
ampが大きい darr
3配位は モデルとして
不適切
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
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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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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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- プロジェクトファイルの保存
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- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
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- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
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- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
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- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
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- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
Html版マニュアル httpcars9uchicagoedu~ravelsoftwaredocArtemisartemishtml 各種参考情報 httpxafsorgTutorials 特にShelly D Kelly 氏(Argonne Natl Lab) のAthenaとArtemisに関するtutorial httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_to_chipdf httpxafsorgTutorialsaction=AttachFileampdo=getamptarget=Basics_of_XAFS_analysispdf 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） httpmilleniacarsapsanlgovmailmanlistinfoifeffit 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） httpmilleniacarsapsanlgovpipermailifeffit
付録3マニュアル参考情報
付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
Theoryメニューからhellip Write special outputhellip
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
Theory ndash New Atoms page import atomsinpに利用
( New Feff input template import feffinp)
atomsinpファイルの保存 （feffinp）
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)
プログラム起動
ここでは可視化プログラムの一つとしてVESTAを利用する (httpjp-mineralsorgvestajp)
メニューから File －Open を選択
付録5atomsinpをインターネット上で作成
httpcars9uchicagoeducgi-binatomsatomscgi
文献などから既知の結晶構造を入力
atomsinp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 Atomsinpを クリック
付録6FEFFのバージョンを変更する （ATOMS計算用）
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
④ templateをクリック
③使うFEFFの バージョンを選ぶ
⑤ atoms の計算で出力されるfeffinp のバージョンを選ぶ
FEFFの初期設定バージョンはArtemisプログラムに付属の6L
FEFFのバージョンを変更する （FEFF計算用）
① feff のサブメニューを開いて feff_executableをクリック
別バージョンのFEFFを用意する
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
- XAFS夏の学校2014フリー解析ソフト(Athena Artemis)によるXAFSデータ解析実習
- 本実習の目的
- 実習内容
- Athenaによる動径構造関数の導出ー実践 ZnO結晶の解析ー
- スライド番号 5
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
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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
④ templateをクリック
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- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
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- 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)
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- 測定データの読み込み
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- 測定データの読み込み
- mu(E)プロットのバリエーション
- mu(E)プロットのバリエーション
- プロジェクトファイルの保存
- プロジェクトファイルの保存
- EXAFS振動の表示
- EXAFS振動の強調処理
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換パラメータ
- フーリエ変換スペクトルの表示
- FTプロットのバリエーション
- FTプロットのバリエーション
- EXAFS振動成分の抽出
- 「バックグランド処理」とは
- 吸収端エネルギー (E0)の調整
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その1
- E0の調整方法 その2
- スプライン領域の変更
- スプライン領域の変更
- スプライン領域変更の効果
- 複数データの比較
- 吸収スペクトルの複数表示
- XANES領域の比較
- 解析パラメータを一致させる
- 金属と酸化物のEXAFS振動とFT
- Athenaの終了
- 付録1データの足し合わせ（merge）
- データの足し合わせ（merge）
- Pre-edge line amp Post-edge line
- Pre-edge line amp Post-edge line
- 付録2Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- Linear combination fit
- スライド番号 48
- EXAFS解析の流れ
- EXAFSの基本式
- Athenaプロジェクトファイル（prj）の読込
- パラメータの設定
- FEFFによる理論計算
- 結晶学データの入力（Atoms）
- FEFF計算
- feffinpの内容（ヘッダー）
- feffinpの内容（計算方法の指定）
- feffinpの内容（座標データ）
- スライド番号 59
- Pathのイメージ
- 結果 Interpretation (Path一覧)
- 各pathの設定（path 1）
- フィッティングパラメータ
- Pathの選択（第一配位圏）
- Pathの選択（第二配位圏）
- カーブフィッティング①
- 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
- フィッティングに含めるPathを設定方法② 裏技
- フィッティング開始
- フィッティング終了
- Results
- Results (ウィンドウ画面の続き）
- カーブフィッティング②
- フィッティングに含めるPathを設定方法②
- モデル① vs モデル②
- カーブフィッティング③
- モデル② vs モデル③
- 各pathの寄与を表示させる
- フィッティング結果の表示①
- フィッティング結果の表示②レポート作成機能
- データの保存
- これまでのまとめ
- 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）
- パラメータの設定
- QFS 計算結果の確認
- QFS 計算結果によるカーブフィッティング
- 付録2 Feffinpファイルを編集する
- 編集したFeffinpファイルの計算結果
- 付録3マニュアル参考情報
- 付録4各種ファイル（atomsinp feffinp） 座標データファイル保存
- 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)
- 付録5atomsinpをインターネット上で作成
- atomsinpをインターネットからダウンロード
- 付録6FEFFのバージョンを変更する（ATOMS計算用）
- FEFFのバージョンを変更する（FEFF計算用）
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