Página 1 de 16 Material distribuído no Ciclo de Mini-cursos de Cristalografia 2016
Propriedade e direitos reservados ao LabCACC
Proibida a reprodução sem o consentimento de Carlos O. Paiva Santos Algumas observações sobre o Topas e Topas Academic
O Topas, da Bruker, pode ser executado de duas formas. O Modo GUI (Interface) e o modo Launch. No modo GUI todas as operações básicas podem ser executadas com o uso da interface. Ou seja, você pode carregar os dados, os modelos da(s) estrutura(s) cristalina(s), ao valores das fendas, monocromador, comprimento de onda, etc... para o uso dos parâmetros fundamentais, pode refinar o tamanho de cristalito, isotrópico e anisotrópico, realizar indexações, determinar estruturas, etc. No modo Launch você cria um arquivo INP e avisa o Topas, em um menu na interface, que é para usar aquele arquivo que você criou. E manda realizar o refinamento através da interface.
Entretanto, a interface não possui todos os recursos do Topas e algumas vezes pode ser desejado o modo Launch onde os arquivos INP podem ser criados com os recursos avançados e executados através da interface. Um exemplo são os refinamentos sequenciais e paramétricos, onde devemos definir parâmetros e equações relacionando parâmetros cristalográficos com parâmetros não cristalográficos, como em estudos in situ em função de tempo e/ou temperatura ou umidade.
O Topas permite que o usuário escreva suas próprias macros para usá-las em seu trabalho, e a utilização delas só é possível através do modo Launch.
Nesse tutorial iremos iniciar com o modo GUI para criarmos o experimento. Mais adiante, ainda nesse tutorial, iremos ver como os refinamentos podem ser executados no modo Launch.
Mãos à obra e boa sorte. Índice
Refinamentos simples (1 fase)
Criando o INP através da interface (modo GUI) Entrar com os dados
Comprimentos de onda Cu-α1 e Cu-α2 e outros Background
Informações instrumentais
Informações sobre a estrutura cristalina Deslocamento da amostra ou 20
Refinando fator de escala e microestrutura Informações no formato ASCII ou txt Aos refinamentos
Modo Launch
Como entrar com outros comprimentos de onda Cu-kβ e W-Lα? Modo Interface ou modo Launch
Página 2 de 16
Refinamentos simples (1 fase)
Estruturas dos compostos: ítria (Y2O3), corundum (α-Al2O3), fluorita (CaF2) e zincita (ZnO). Veja aqui as condições experimentais e baixe os dados para esse tutorial.
Os dados você pode escolher entre as opções:
a- Binary Bruker AXS/Siemens RAW
b- ASCII RIET7/ LHPM/ Koalariet/ Fullprof? (10F8)
c- ASCII Column (se escolher essa opção deve trocar a extensão “prn” por “xy”.
Criando o INP através da interface (modo GUI) Entrar com os dados
1- Inicie o Topas.
2- Depois clique em “File” e “Load scan files”. Navegue e escolha o arquivo “CPD-Y2O3.RAW”. 3- Clique em (+) na linha de “CPD-Y2O3.raw”, e abrirá outras opções, como na Figura abaixo.
Página 3 de 16
Comprimentos de onda Cu-α1 e Cu-α2 e outros
4- Clique em “Emission Profile” para escolher o comprimento de onda. Note que na parte de baixo está “Load Emission Profile”. Clique nele e escolha CuKa5.lam. Com isso estará escolhendo o α-1 e α-2, mas também vários outros comprimentos de onda correspondentes às transições dos elétrons com energia próximas à do α-1 (kα satélites). A contribuição dessas outras linhas são normalmente pequenas devido à dispositivos de monocromatização (filtros ou cristais monocromatizadores).
Página 4 de 16
Background
5- Depois clique em “Background” e coloque “order” 5. Se for necessário mais tarde podemos alterá-lo para uma ordem maior ou menor.
Informações instrumentais
6- Agora em “Instrument”. Preencha os campos conforme a Figura abaixo:
Não temos indicação da divergência das fendas Soller primária e secundária. Vamos deixar esses valores e depois refinar se for necessário.
Página 5 de 16
Deslocamento da amostra ou 20
7- Em “Corrections” deixe como abaixo. O deslocamento da amostra é inevitável e deve sempre ser refinado em equipamentos convencionais, porém, com dados de luz síncrotron em alta resolução isso não será necessário. Não iremos refinar o “Zero error” porque o equipamento convencional alinhado, esse valor deve ser zero mesmo. Assim, nem será necessário marcá-lo para usar. O “LP fator” corresponde aos fatores geométricos de Lorentz e de Polarização. Foi usado monocromador de grafite e o ângulo de Bragg para ele é de 26.4°. Mantenha-o fixo.
8- Clique em “Miscellaneous”. Você verá que pode definir ali o ângulo inicial e final para o refinamento. Por enquanto não iremos mudar nada, mas podemos voltar mais tarde para alterar o valor inicial “Start X”.
Informações sobre a estrutura cristalina
9- Clique novamente no nome do arquivo de dados “CPD-Y2O3.raw”.
Na área abaixo irá aparecer um comando para carregar o CIF (Crystallographic Information
Framework). Clique nessa linha, navegue até a pasta onde está o CIF do Y2O3 e dê 2 cliques nele (ou então selecione-o e depois clique em “abrir”.
Página 6 de 16 10- Ficará agora com:
Clique em “Structure”, e clique mais uma vez, para editar o nome. Mude o nome para Y2O3.
Refinando fator de escala e microestrutura
11- No quadro ao lado, no botão “Y2O3” que acabou de renomear estão as informações
cristalográficas dessa fase. Altere o “Scale” para 0.001 se ele estiver igual a zero. Mude o “code” para refinar.
Página 7 de 16 12- Clique no botão “Microstructure” e terá as informações físicas sobre o cristal desse composto. Deixe como na Figura abaixo. Marque para usar o “Cry size L” e “Cry size G”. Com isso estará refinando o tamanho de cristalito com as contribuições de Gauss e Lorentz.
13- Clique no botão “Peak Type”. As opções para definir o perfil dos picos estão aí. Note que FP (Fundamental Parameter” é o “default”. Deixe como “FP”
Página 8 de 16
Informações no formato ASCII ou txt
Ao clicar em “Rpt/Text” uma nova janela irá abrir com as opções [Report Format], [Text] e [Grid]. [Report Format] pode ser usado para relatórios. Veja na Figura abaixo.
[Text]. Clique nele. Iremos usar muito essa janela. Esse é o formato que o Topas irá ler para executar o refinamento no modo “launch”. Veja na Figura abaixo.
Clique no nome do arquivo(CPD-Y2O3.raw) e veja que a janela (Text} apresenta todas as informações que fornecemos ao Topas até agora.
Página 9 de 16 Agora clique em [Grid] e volte para a janela inicial. Ainda iremos voltar para o [Text] mais tarde. 14- Clique no quadrinho com o sinal de + ao lado de “Y2O3” (figura abaixo à esquerda), e terá a figura abaixo (à direita). Clique em cada item abaixo apenas para ver o que tem em cada um, mas não altere nada por enquanto.
Aos refinamentos
15- Está tudo pronto para o primeiro refinamento. Se usa o Topas-Bruker, apenas vá para a janela ao lado dessa dos parâmetros e clique em e o refinamento irá até o final. Se clicar em o refinamento irá ciclo a ciclo. As teclas de função F6 e F7 fazem, respectivamente, o mesmo que os botões e . Se gosta de se divertir vendo o difratograma calculado se ajustar ao observado, então escolha o passo a passo [F7 ou ]. Se o difratorgama etiver em Zoom, deve avisar que é para refinar
Página 10 de 16 todo o difratograma. A opção default do Topas é que o refinamento seja realizado apenas na região mostrada na tela. Para que refine sempre o difratograma completo, clique em e na janela que irá abrir desmarque a opção “Fit Zoomed”.
No Lauch mode
Nesse modo temos alguns passos a mais. São duas opções
16.1- Opção 1. Vá em “File” e no menu suspenso escolha “Export to INP file”. Navegue até encontrar a pasta onde estão os dados do Y2O3 que escolheu para esse refinamento e salve com o nome que desejar e a extensão “inp”. Por exemplo Y2O3_Riet01.inp.
Página 11 de 16 16.2. Opção 2. Na interface clique em [Rpt/Text], depois em [text] e depois no nome do arquivo de dados e terá as informações como numa das janelas mostradas acima. Clique na janela e depois selecione tudo, copie e cole em um editor de texto ASCII, como o bloco de notas ou o jEdit. Salve esse arquivo com o nome Y2O3_Riet01.inp.
17- Agora será necessário dizer ao Topas que irá usar esse arquivo Y2O3_Riet01.inp para o refinamento com os dados do Y2O3.
Aqui está a principal diferença entre o Topas Bruker e o Topas Academic. No Topas-Bruker você pode usar o que se definiu como modo “Interface” enquanto que no Topas Academic só se pode usar o modo “Launch”. O Topas-Bruker também pode ser usado no modo “Launch” e funcionar como no Topas Academic, mas o inverso não é possível.
Se não quer aprender como fuciona o modo Launch pule para “Como entrar com outros comprimentos de onda Cu-kβ e W-Lα? Modo Interface ou modo Launch” clicando aqui
Então vamos descrever a seguir como usar o modo “Launch”. Clique no botão do foguetinho na janela “Fit Window” para mudar para o modo “Launch” ou “Interface”. Você pode esconder visualizar ou não essa janela com a tecla F5. Note que ao clicar no foguetinho não irá mais aparecer “Interface mode” na “Fit Window”.
18- Uma vez que está no modo “Launch”, clique em “Launch”.
E agora, no menu suspenso, clique em “Set INP file”
Navegue até encontrar o arquivo Y2O3_Riet01.INP. Escolha esse arquivo. E clique em “Abrir”. Clique de novo em “Launch” e verifique que agora o arquivo que escolheu é o que será usado no Topas. 19- Pronto para refinar. Clique em e o refinamento irá até o final. Se clicar em o refinamento irá ciclo a ciclo. As teclas de função F6 e F7 fazem, respectivamente, o mesmo que os botões e . Se gosta de se divertir vendo o difratograma calculado se ajustar ao observado, então escolha o passo a passo [F7 ou ]
Página 12 de 16 Para que refine sempre o difratograma completo, clique em e na janela que irá abrir desmarque a opção “Fit Zoomed”.
20- Ao convergir irá aparecer uma janela como abaixo. Se gostou do resultado, clique em [Yes]. Se não gostou clique em [No].1 Clique em [Yes].
Amplie regiões para ver a diferença entre os obs e calc.
21- Se o refinamento estiver sendo realizado no modo “Interface” já pode verificar os parâmetros refinados. Se estiver no modo “Launch”, será preciso carregar o Y2O3_Riet01.INP para a interface do Topas ou abrir esse arquivo com o editor de texto ASCII.
Para carregar na interface. Vá em “File” e “Load Input (INP) files” OU então <CTRL+I>.
Escolha [Yes] na janela que irá aparecer, para limpar tudo o que está na interface do Topas. Se não limpar todos os dados já na interface, na próxima vez que salvar o INP ele irá com dois conjuntos, sendo que um deles não terá informações alguma para o refinamento.
A janela “Parameters Window” pode ser visualizada ou escondida com a tecla F2. Para ficar com apenas essa janela, deve esconder a outra com a tecla F5. Em “Instrument” coloque as fendas Soller (Prim. Soller (o) e Sec. Soller (o) para refinar no campo “Code”. Para mudar vários campos de uma vez,
1 Após o refinamento o Topas mode Launch pode salvar os valores refinados no arquivo INP se você desejar. Assim, se o refinamento foi bem sucedido você deve aceitar, caso contrário não aceite. Se aceitar o Topas irá copiar o arquivo Y2O3.out para Y2O3.INP. Se não aceitar, o arquivo Y2O3.out continuará na pasta de trabalho. Você poderá ver nesse arquivo o que aconteceu para tomar decisões sobre o andamento dos refinamentos.
Página 13 de 16 selecione todos os que deseja alterar e depois clique em um deles para editar. O que escrever nele ficará registrado nos outros selecionados.
Não esqueça. Salve o projeto sempre que fizer alguma modificação.
22- Agora vá em “File” e “Export to INP file”. Escolha para salvar o mesmo arquivo Y2O3_Riet01.INP. Substitua-o. Uma vez salvo, refine com F7 (Step) ou F6 (Run).
Amplie o 1º pico e terá algo parecido com a primeira imagem abaixo. Agora selecione uma região no final e terá algo como a 2ª imagem abaixo. Note que os picos calculados (azul) estão mais baixos e deslocados com relação aos observados. Isso indica que precisamos refinar a cela unitária e os parâmetros de deslocamento atômicos Beq.
23- Repita o procedimento 21 para carregar o novo INP refinado. Vá para a janela de parâmetros, Y2O3, e coloque a cela unitária para refinar [a(Å)]. Agora vá em “Sites”, como na figura abaixo. Clique na coluna Beq abaixo. Veja que o campo [Codes] está selecionado. Ao definir o Beq do Y1 para refinar, todos os outros irão ser colocados para refinar.
24- De novo, exporte o INP para o mesmo que já tem. Mantenha a ampliação no final do difratograma para visualizar os picos se “encaixando”. Refine com F7.
Página 14 de 16
Como entrar com outros comprimentos de onda Cu-kβ e W-Lα? Modo Interface ou modo Launch
26- Amplie como abaixo e veja que existem 3 picos que não foram ajustados. Eles correspondem ao Cu-kβ e W-Lα. Precisamos entrar com os valores desses comprimentos de onda para que possam ser ajustados.
27- “File” -> “Load Input INP Files”. Carregue o arquivo INP que está usando, limpe todos os dados ao carregar o INP.
Clique em “Emission Profile” e na janela de baixo clique em “Add Emission Line” 2 vezes. Veja que do lado direito surgiram duas linhas onde você deverá colocar os comprimentos de onda, como abaixo. Preencha com os valores dados em vermelho na Figura.
Em “Codes” coloque para refinar a “Area” de cada comprimento de onda que acabou de adicionar. Terá:
Página 15 de 16 27- Agora “File” -> “Export to INP file”. Veja como ficou o arquivo INP.
No modo Interface. Saia do modo Launch e com F7 verá os picos sendo ajustados.
No modo Launch. Confirme se é o INP que acabou de salvar que está assinado no Topas para o modo Launch. Agora refine passo a passo com F7. Verá esses pequenos picos sendo ajustados.
Podemos considerar esse refinamento concluído. Navegue pelos botões da Interface e veja o que pode obter. Por exemplo “Str Output” e veja os botões do lado direito onde poderá ter distâncias e ângulos interatômicos, CIF, fator de estrutura.
Página 16 de 16 Alguns recursos avançados do Topas, como refinamentos sequencias e paramétricos, só podem ser realizados no modo “Launch”. E para criar “INP Files” para o “Launch mode” a melhor opção é o editor ASCII jEdit.
Vamos criar o mesmo INP do Y2O3 agora com o jEdit. Com isso estaremos nos preparando para refinamentos avançados. Veja o arquivo “Criando_INP_com_jEdit”.
