CrystalMaker使用说明.docx

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CrystalMaker使用说明

第一章界面介绍

第二章

本章详细介绍了Crystalmaker的操作界面，便于用户选择操作命令和保存文件。

本章所有的图片都是在MacOSX10.5“Peopard”上获得的。

菜单介绍

Crystalmaker（Macversion）记录、应用文件，隐藏或退出程序

File打开、创建、保存和关闭文件。

输出相关的文本和图片

Edit编辑文本、结构和化学键；拷贝图片到剪切板，或者取消上步操作

Selection选择原子相关的操作，例如标注、显示、隐藏原子

Model选择结构模型显示的形式

Rendering对模型的显示进行不同的设置

Transform旋转、测量图片命令。

可以测量化学键角度，或者产生粉末/单晶衍射花样

Window对Crystalmaker操作界面进行设置

Help提供在线帮助和用户手册

图片界面

结构在图片界面中显示。

选择Window>ShowRuler可以添加标尺。

图片面板

结构主要在图片面板中显示，在这里可以对结构进行旋转和测量操作，或者使用快捷键对其进行操作。

工具栏

工具栏是对工具板的很好补充。

对于常用的命令还设置了快捷键。

打开或关闭工具栏：

选择Winsow>Show/HideToolbar

Sidebar包括SiteBrowser和Notespane

打开/隐藏Sidebar的两种方法：

（1）点击Toolbar上的Sidebar;

（2）选择Window>Show/HideSidebar

隐藏Notespane的三种方法：

（1）点击Toolbar上的Notespane来显示/隐藏Notespane；

（2）双击Sidebrowser和Notespane之间的分隔栏；

（3）把Sidebrowser和Notespane之间的分隔栏拖动到最下面

隐藏SiteBrowser的方法：

（1）把Sidebrowser和Notespane之间的分隔栏拖动到最上面；

SiteBrowser

SiteBrowser提供关于结构中原子的信息。

可以按照元素、位置标注对列表进行重新排列、

同时在SiteBrowser中，可以对原子的颜色、可见度、标注以及半径进行编辑，并对单个位置或者同元素的原子簇进行编辑。

Notespane

在Notespane中，可以保存关于结构的文本信息

OverviewWindow

OverviewWindow提供关于复杂结构的动画和视频制作、文件浏览以及结构输出的具体细节等信息，由Views,History,file和Log四部分构成。

ViewPane

Viewpane有以下用处：

（1）记录从特定视角观察晶体的图片；

（2）在统一界面中同时操作几个晶体；

（3）制作动画和视频

创建操作结构的视图，方法有二：

（1）点击windowtoolbar中的Snapshot；

（2）选择File>TakeSnapshot

一张结构图片就会出现在Viewpane中。

从已有文件中创建视图：

（1）把一个或多个文件拖动到Viewspane中。

每个文件就会加载到Graphicswindow中，缩略图会再在到Viewspane中；

（2）当Viewspane可视时，点击Add按钮

，然后选择想要加载的文件。

加载一个视图：

点击viewspane中的视图，使用键盘上的箭头进行选择。

重新排列视图：

点击并拖动视图，对其进行重排

重命名视图：

点击视图文件，输入新的文件名，按Return或enter键完成设置

更新视图：

用户可以重新生成一个视图，以匹配与现在显示的结构：

右键单击要选择的视图，选择Replacewithcurrentview

同步视图

Crystalmaker强大之处在于它能快读的同步多个窗口。

这样，如果一个视图和另一个相关，用户可以对它们的显示进行设置，诸如原子颜色、渲染样式、位向、尺寸等。

使用同步命令：

（1）确保主视图在Graphicswindow的最前面，这个结构的设置将应用到所有的其他结构中；

（2）选择Transform>Synchronize命令；

（3）出现一个对话框，显示需要同步哪些视图；

（4）点击OK开始同步。

动画视图

OverviewActions菜单

上的Play命令，可以反复播放视图，同时还可以全屏播放或者结构旋转。

用户可以控制播放的速度。

按escape退出动画播放。

从视图中生成视频

使用OverviewActions菜单

上的Play命令，可以生成一个Quicktime视频。

这在展示结构行为和相转变时比较有用。

FilesPane

用户可以在这个面板上管理最近的文件，并在快速的在不同的结构间进行切换。

新近打开的文件会显示在FilesPane的左上角。

用户也可以把未打开的结构加到FilesPane中，并会显示为缩略图。

添加文件到FilesPane：

（1）把一个或多个文件拖动到FilesPane中；

（2）或者点击Overview上的Add按钮

，然后选择想要加载的文件。

把文件从FilesPane移除：

（1）右键点击文件缩略图，选择Remove命令；

（2）点击window’sActions按钮

，选择ClearFilesList，移除所有文件。

重新排列缩略图：

点击拖动缩略图，对其进行重新排列。

使用FilesPane打开一个文件：

（1）点击文件的缩略图，在现在窗口中打开文件；

（2）右键点击缩略图，选择OpeninNewWindow，在新窗口中打开文件。

显示Slideshows和Animations

使用Viewspane，我们可以使用Filespane中的文件来展示Animatedslideshows。

选用OverviewActions菜单

。

HistoryPane

Crystalmaker会跟踪文件修改，并把它们显示在HistoryPane中。

HistoryPane左上侧的缩略图为用户最近打开的文件；接下来的缩略图代表按时间顺序编辑过的文件。

点击缩略图，转到那个阶段的文件。

LogPane

Overviewwindow上的LogPane显示了状态信息和屏幕工具的操作结果和化学键搜索结果。

用户可以把LogPane中的信息拷贝到其他程序中。

在OverviewActions菜单

中，选择TextOptions可以对文本进行编辑。

工具面板（ToolsPalette）

工具面板中的屏幕工具，可以操作、测量和编辑结构。

测量工具加上旋转工具，可以对晶体进行精确位向操作。

用户可以在键盘上输入相应的字母来选择工具。

在工具面板的最上面，会显示晶体结构或单分子的彩色图片：

这是显示是否在分子模式的快捷方法。

分子模式用来描述原子团以及其它没有长程对称的结构。

使用工具面板

选择Window>Palettes显示工具面板。

所有窗口的大小和位置都在在上次退出程序时自动保存。

设定工作台

选择Window>Workspace，在其子菜单中显示工作台。

全屏模式

Crystalmaker支持全屏模式，便于用户专注于结构。

全屏模式下，Graphicswindow会自动调整以适应全屏的尺寸。

通过把鼠标移至屏幕的上部，用户仍然可以使用菜单命令。

进入全屏模式：

点击windowtoolbar或者Toolspalette上的FullScreen按钮，或者快捷键F。

退出全屏模式：

（1）按Escape键；

（2）或者点击Toolspallete中的StandardScreen，快捷键F。

在线帮助系统

Crystalmaker的在线帮助可以通过以下途径获得：

（1）选择Help菜单；

（2）点击一些出口中左下角的Help；

（3）点击F1。

第二章软件预览

本章分为三个连续的部分，分别介绍Crystalmaler的不同功能。

第一部分我们将建立一个新的晶体结构，包括对称性和化学键。

第二部分我们研究不同的显示选项，包括图形样式和不同的模型类型。

最后一部分我们将使用程序中的不同工具来测量结构、显示配位团，以及以文本文件和网页的方式输出数据。

第一节建立无机物晶体结构

本节我们介绍如何创建、显示和保存一个新的晶体结构。

我们将以和其他无机物结构类似MgAl2O4为例。

结构数据

在Crystalmaker中，可以使用数据编辑器来编辑晶体常数、对称性以及位置坐标。

同时还可以编辑颜色、原子半径，定义化学键等。

使用以下结构数据：

输入结构数据

（1）选择File>NewCrystal命令；

（2）出现以下EditCrystal对话框：

（3）在Spacegroup栏中输入以下字符：

Fd3m[origin2]

（字符间留空格）。

如果输入格式错误，Crystalmaker会提醒用户。

如果空间群符号输入正确，只有一个晶格常数会保留。

Crystalmaker识别出输入的空间群符号对应一个立方晶体，并且只需要a单胞参数。

（4）按Tab键移至a栏，输入8.08，对话框如下：

（5）现在我们需要考虑晶体的非对称基元中的三个位置，对于每个位置，Crystalmaker需要以下信息：

位置标注（最多六位字符，字符间不能有空格）；

一个或多个化学符号以及它们的占位率值（Crystalmaker使用元素符号来决定其原子半径和原子颜色；元素符号可以是一个或两个字母）；

每个位置的xyz位置坐标。

可以以分数（1/2）或小数（0.5）形式输入。

（6）点击Add按钮，或者按回车键开始编辑一个新的位置；

（7）窗口中会出现包括默认的标注、位置坐标和占位率的条目。

我们对这些设置进行编辑；

（8）加亮位置位置标注。

输入一个新的标注（最多六位字符，不能包括空格）——我们选择Al

（1）。

按Tal键移至下一个编辑栏；

（9）假定这个晶体有序，我们只需要输入单一的占位率值。

此例中我们输入“Al1.0”；

（10）在x,y,z栏中输入0.5，编辑窗口如下：

（11）按Return键完成编辑该位置；

（12）现在，按照结构数据表给出的信息，分别输入Mg和O位置的数据。

使用Add按钮添加新位置，或使用Remove删除一个位置；

（13）当完成晶体数据输入后，对话框如下：

显示晶体

现在，所有的结构数据都以输入，接下来我们要显示一个单胞内的所有原子：

（1）点击以上EditCrystal窗口的OK按钮；

（2）EditCrystal窗口消失，状态窗口出现。

在状态窗口中，使用输入数据建立的晶体就会出现。

这时，一个立方形外形，包括一组原子的结构就会出现。

改变原子的颜色和半径

如果用户输入的元素符号被Crystalmaker识别，就会自动赋予它一个颜色和半径。

如果用户想要在晶体中包括其他元素类型，并且改变Crystalmaker的默认设置，使用SiteBrowser可以对原子的颜色和半径进行定义，如下：

（1）选择Window>ShowSidebar命令，出现SiteBrowser窗口。

如果还是不能显示，选择Window>Sidebar>SiteBrowser命令；

（2）我们开始编辑原子颜色。

Colour栏多个可以改变单个位置颜色的按钮；

（3）点击一个颜色按钮，选择一个新的颜色；

（4）我们开始编辑原子半径。

需要注意的是原子半径的单位为埃；

（5）点击Mg的半径值；

（6）输入一个新的值，例如1.0，然后按Return。

结构中Mg原子就会重设。

定义化学键

Crystalmaker可以自动搜索和生成化学键、多面体。

一种方法是在EditBonding中，通过输入元素符号和最大键长来定义化学键。

（1）选择Edit>Bonding命令，出现EditBonding对话框：

（2）点击Add按钮，创建新的默认值的化学键。

现在，我们来编辑这些数值。

（3）我们选择Al-O键，在From菜单中选择Al，在To菜单中选择O。

我们可以输入Al-O键的最小和最大健长，但是我们会要求程序在已知原子数据的基础上，选择合理的数值。

注意，最大键长应该显示在Bmax栏。

Crystalmaker会按照1.15×（rA+rB）计算最大键长，rA和rB分别是From和To原子的半径。

（4）点击Info，检查化学键范围是否足够大。

（5）重复2-4，设置Mg-O化学键。

当完成设置后，出现以下对话框：

（6）点击OK按钮，重设有了化学键的结构，出现以下图形：

添加注释

用户可以使用Notes面板存储有关结构的信息。

在Notes面板中，可以改变文本的颜色，字体以及其他格式。

（1）如果Notes面板不可见，使用Window>Sidebar>Notes命令来显示它（或者点击WindowToolbar上的Notes按钮）；

（2）点击注释面板，出现光标；

（3）输入文本；

（4）使用Edit>SelectionAll命令选择所有文本；

（5）改变字体；

（6）选择部分文本，改变它们的大小，样式和颜色；

寻求帮助

Crystalmaker包含一个易理解的在线帮助系统。

通过以下途径得到：

（1）使用Help菜单中的CrystalmakerHelp命令；

（2）在一些菜单中，点击?

按钮；

（3）按F1

保存晶体文件

（1）在File菜单中，选择Save命令；

（2）选择合适的存储路径，输入文件名“SpinelTutorialCrystal”。

选择File>Exit命令退出程序。

第二节显示晶体

在第一节中，通过输入晶格常数，空间群对称性，原子位置坐标，我们建立尖晶石晶体，并对原子的颜色和化学键进行了设定。

最后，我们把这个晶体存储为Crystalmaker的二元文件。

这个尖晶石晶体文件将在本节中要来研究不同的晶体模型以及如何对它们进行晶体操作。

打开Crystalmaker文件

选择File>Open命令，在电脑硬盘上定位“SpinelTutorialCrystal”文件，双击打开这个文件。

重设图形大小

通常过四种方法：

（1）点击最大化按钮（Windows）;

（2）点击并拖动窗口；

（3）使用工具面板中的

在标准尺寸和全屏尺寸间转换。

全屏尺寸提供最大的图片区域，在这晶体和动画展示中比较有用。

在这种模式中，不必要的面板均被隐藏。

（4）选择Window>SetPlotSize命令，输入一个图形面板的大小值。

重设图形窗口后，结构会重新画出。

改变结构中原子参与数

观察第一节中的Ball-and-stick模型可以看出，金属原子没有完全键合；应该键合的氧原子坐落在了单胞外。

我们可以通过重设一个更大的原子参与范围，来画出这些原来没有画出的氧原子。

（1）选择Transform>SetRange命令，出现PlotRange窗口：

（2）第一个文本框为xmin，输入原子的最小位置坐标，本例中输入-0.1；

（3）按Tab键移至xmax，输入原子的最大坐标位置。

本例中输入1.1；

（4）在y,z坐标轴中，应用原子位置坐标范围从-0.1到1.1；

（5）点击Apply按钮重画模型。

改变背景颜色

图形窗口中默认的背景颜色为黑色，这可以改变为其他颜色、渐变色或者背景图片。

（1）选择Model>ModelOptions命令，显示ModelOptions窗口；

（2）点击Background显示其面板：

（3）选择Plainbackground按钮，然后点Colour按钮，出现颜色选择框；

（4）选择一个新的颜色，在Preview长方形中显示预览；

（5）点击Apply完成设置；

（6）关闭ModelOptions窗口。

旋转晶体

Crystalmaker允许使用鼠标进行晶体旋转：

（1）点击晶体结构；

（2）点击工具面板中的旋转工具

；

（3）把鼠标移至结构上，光标变为一个开放的手，表明是可以旋转的；

（4）点击并按下鼠标，光标变为一个握紧的手；

（5）始终按下鼠标，在屏幕内缓慢的移动，晶体随之旋转；

为了控制旋转，我们需要了解鼠标是如何相对于屏幕旋转轴移动的。

Crystalmaker使用了一组正交轴，标记为XYZ。

这与晶体学的坐标不同。

Crystalmaker的屏幕坐标轴相对于屏幕保持不变：

X轴从左到右；Y轴从下到上；Z轴从屏幕里到外：

绕X轴旋转：

上下垂直移动鼠标

绕Y轴旋转：

左右水平移动鼠标

绕Z轴旋转：

按住shift键，瞬时针或逆时针拖动鼠标

指定旋转角度：

鼠标旋转虽然有用，但不精确。

我们需要使用工具面板上的旋转工具，对晶体沿Z轴精确旋转30度：

（1）在旋转面板上会显示一个默认旋转角度，这个角度可以在下拉菜单中进行选择；

（2）点击角度，选择30；

（3）点击+Z（或者按数字键盘上的1或9）。

晶体绕Z轴进行旋转。

定义观察方向

另一种改变晶体位向的方法是定义一个晶体学观察方向，即在晶体内定义一个方向，让其平行于Z轴。

可以通过以下两种方法定义观察方向：

（1）晶向坐标[UVW]；

（2）晶面坐标（hkl），（hkl）为晶面的米勒指数。

让我们从[111]晶向观察尖晶石晶体：

（1）选择Transform>SetViewDirection，显示窗口：

（2）确保LatticeVector按钮被选择；

（3）在三个数值框中都输入1；

（4）点击OK；

晶体会沿[111]方向重新画出。

改变晶体模型

Crystalmaker中提供六种模型结构：

BallandStick，SpaceFilling，Polyhedral，Wireframe，StickandThermalEllipsoid。

对于每种模型，用户都可以选择是否显示：

单胞外形，轴矢量，表面覆盖

不同的模型可以在Model菜单中选择。

渲染模型

目前位置结构在Crystalmaker中显示彩色模型。

如果用户想要预览灰色的激光打印效果，可以选择Greyscale模型得到高质量的灰色效果。

另外，对于要在期刊上发表的图片，Black&White模型会比较合适。

使用Rendering菜单，可以在不同的渲染效果之间进行切换。

改变原子样式

现在我们开始研究原子的样式

（1）在Model菜单中选择Ball-and-stick；

（2）选择Model>ModelOptions；

（3）点击Atoms显示AtomOptions面板。

列表中显示了非对称单元中所有位置，按元素排列。

用户可以打开或关闭原子组来显示单个位置。

每个原子和位置都对应有原子球、热椭圆体和多面体样式。

点击选择一个新的原子样式。

（4）实验不同的原子样式；

（5）点击Apply完成设置。

改变化学键样式

我们可以为不同的化学键选择不同的样式。

（1）点击ModelOptions中的Bonds，出现原子键列表，包括Al-O键和Mg-O键以及它们的原子键样式和颜色；

（2）编辑Al-O键样式，点击原子键样式下拉菜单，选择一个新的样式；

（3）点击Apply按钮完成设置。

改变多面体样式

下面，我们给予尖晶石晶体中不同Mg和Al位置以不同的多面体样式。

（1）选择Model>Polyhedral命令；

（2）选择Model>ModelOptions命令打开ModelOptions窗口；

（3）点击Atom显示AtomOptions面板；

（4）定位Al元素行，在多面体栏上点击并按住鼠标，出现多面体样式下拉按钮；

（5）选择Stripe-FillSolid；

（6）点击Mg多面体栏，从下拉菜单中选择PlainSolid样式；

（7）确保氧多面体样式为Blank，出现一个红色十字；

（8）点击Apply完成设置，出现类似以下的图片：

使用位置浏览器

位置浏览器显示了晶体中所有的位置，按照原子类型排列。

用户可以改变单个位置的颜色，或者隐藏、标注位置。

改变原子颜色：

（1）确保结构是以colourmodel（Rendering>Colur）或Ball&Stickmodel（Model>Ball&Stick）模式显示；

（2）如果位置浏览器不可见，先使windowSidebar可见（Window>ShowSidebar），并确保这包含SiteBrowser（Window>Sidebar>SiteBrowser）；

（3）定位Al元素行，点击颜色按钮，出现颜色选择框；

（4）选择一个新的颜色。

按类型孤立原子

（6）移至SiteBrowser，定位O元素行；

（7）第三列“Vis”包含复选框，表示是否显示原子或元素。

点击氧元素后Vis复选框隐藏所有氧元素：

（8）选择氧元素后的Vis复选框，再次显示氧元素。

标记原子群

（1）移至SiteBrowser，定位氧元素行；

（2）点击Lbl复选框，标注所有氧原子：

（3）不选Lbl择复选框，删除所有原子标记。

第三节测量结构

本节研究关于结构及其化学键的测量方法，主要使用Crystalmaker的工具面板来测量、操作和编辑结构：

（A）操作工具（B）选择工具（C）测量工具（D）屏幕尺寸工具（E）缩放工具（F）旋转工具（G）旋转模式工具

原子信息

我们从使用信息工具来显示一些关于尖晶石结构中铝元素周围化学键信息开始。

（1）如果尖晶石结构没有打开，使用File>Open打开文件；

（2）确保结构是使用颜色的Ball-andstick模式（Model>Ball&Stick）；

（3）选定一个含有化学键的Al原子；

（4）如果工具栏不可见，使用Window>Palettes>Tools命令使其可见；

（5）选择工具面板上的

；

（6）点击选定的Al原子。

此原子会加亮，一个显示位置标注、原子类型和原子数的信息框会出现：

（7）点击信息框上的

按钮；

（8）关于选定原子和任何键合原子的信息会显示在OverviewWindow上的Log面板（如果Overviewwindow不可见，选择Window>Palettes>Log使其可见）。

放大感兴趣区域：

下面，我们使用屏幕工具来放大Al原子周围的键合环境。

（1）选择工具栏上的放大工具

；

（2）把鼠标指针放在Al原子上并点击。

结构会以被点原子为中心放大；

（3）继续放大Al原子，直到它的键合原子填满屏幕。

测量距离和角度

接下来我们测量Al原子和其键合原子之间的距离和角度。

测量化学键距离：

（1）在工具面板上选择化学键距离工具

；

（2）点击Al原子，显示为加亮；

（3）点击和加亮Al原子键合的O原子，它们之间的实际距离会显示出来；

（4）观察Overviewwindow窗口的Log面板。

化学键距离会记录在这儿，连同它