CrystalMaker SingleCrystal是一款针对晶体衍射和形态特性可视化和理解而设计的软件，支持在Apple Silicon和Intel平台上原生运行。从教室到实验室，再到同步辐射源，SingleCrystal都是最简易的方式来模拟多相X射线、中子和电子衍射模式，展示倒易点阵（在2D或3D中），可视化布里渊区和构建立体投影图。通过结合模拟图案与观测到的衍射图像，能自动索引图案并确定晶体的定向。
SingleCrystal能够迅速轻松地构建晶体形状。用户只需输入一个或多个面，让SingleCrystal计算它们的对称关系。使用点击和拖动的滑块控制来设置面的位置（"Wulff构造"），然后可以测量界面角度或顶点关系。设计为多模式/结构程序，SingleCrystal可以结合多个形态以比较手性效应，或理解双晶关系，如钾长石中的“Carlsbad双晶”。
SingleCrystal利用实时立体投影图（"立体图"）帮助您穿梭于衍射空间，可全尺寸显示或作为迷你尺寸的导航指南。立体图展示平面法线或晶格矢量（区域轴）的角度位置。用户可以添加任意极点作为矢量或平面法线，添加对称相关方向，自动向最大索引添加所有极点。可以按对称性或N值对极点分组，个别、按组、按对称性或按N进行颜色分配，并自定义南极投影的可见性和标注，自定义线宽、极点大小和字体。
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简化的文档界面。SingleCrystal 5 具有时尚、现代的界面设计，带有智能检查器和动画控件。检查人员将在 2D、3D、Crystal Shape 和 Stereogram 版本之间切换，因为您的可视化内容会发生变化，和/或您在不同的窗格中单击。
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文档注释。您可能会注意到，SingleCrystal 的 Gallery 窗口中的所有示例都在右侧显示了注释。这些注释旨在提供信息，您可以使用此区域使用富文本格式记录有关您自己的衍射实验的注释。
注释是文档范围的（与模式选择无关）。您可以使用 Inspector 分段控件的“注释”和“参数”段在显示“注释”或“参数”检查器之间切换。
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浮动的“迷你立体图”。作为定向的辅助工具，SingleCrystal 5 包括一个浮动的“迷你立体图”选项，它出现在衍射窗格上，“停靠”到边缘或角落。（这取代了 SingleCrystal 4 的 Inspector 中显示的立体图。
Mini Stereogram 被设计为在视觉上不显眼（如果需要，可以隐藏），但它也包括用于显示完整（和可编辑）立体图窗格和极点列表的有用快捷方式。
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3D衍射。SingleCrystal 5使用Apple（“METAL”）和Microsoft（“DirectX”）的最新3D图形，让您在3D中探索衍射。具体而言，您可以使用“模拟 > 3D 加权倒数晶格”命令将加权倒数晶格显示为 3D 模型。在这里，每个倒数晶格点都由一个球体（或符号，表示系统缺失）表示，您可以添加各种平面、向量 - 甚至圆锥体 - 对应于立体图中的投影。
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布里渊区。您可以使用“模拟 3D 布里渊区域”（Simulate > 3D Brillouin Zone） 命令显示任何材质的第一个布里渊区域。SingleCrystal 显示了布里渊区周围的倒易晶格部分，这些点通过平行于倒数晶格轴 x*、y* 和 z* 的线连接。
您可以使用专用检查器自定义布里渊区（以及可选的其周围的倒数格子）的显示。
您可以单击面中心、边和顶点以显示它们的坐标;按住 Shift 键并单击以定义倒数空间中的轨迹。
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晶体形状 SingleCrystal 的 3D 功能的扩展是显示晶体形态的能力。这分三个阶段完成：
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选择：模拟> 3D 晶体形状。如果尚未定义任何面，则会显示默认的晶胞形状。
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使用“面孔”检查器添加任何其他面孔：单击“+”按钮（检查器的左下角）以显示编辑对话框;请注意，有一个选项（推荐）用于添加与对称相关的面。
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使用“距离”滑块/文本字段指定每张脸的显影程度。较大的距离（从晶体表面到晶体中心）会导致面越小;缩短距离会使脸变大。注意：这有时被称为“Wulff Construction”——但这并没有什么特别之处。
使用形状检查器指定预设（“标准集”）面组;设置脸部的配色方案、不透明度和饱和度;将形状移离屏幕中心（在同一文档中处理多个形状时很有用 - 例如，用于孪生或手性关系）。
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傅里叶变换。SingleCrystal 5 可让您模拟任何模拟或观察到的图案的“光学衍射”图案。例如，您可能希望从观察到的衍射图中显示人造的“高分辨率透射电镜图像”;或者您可能希望通过编辑简单的图像“掩模”并观察模拟的傅里叶变换来探索衍射原理。
您可以使用“阵列”>“生成傅里叶变换”命令生成静态图像;或者，您可以使用“视图”>衍射“>”显示傅里叶变换“命令来显示交互式傅里叶变换（位于衍射窗格的右侧）。
请注意，您可以合并“模式列表”中的多个图像来更改生成的傅里叶变换。例如，您可能希望锁定一个模式（可能是一行点），然后移动第二个模式（可能是另一行点），以查看更改模式的分隔如何改变傅里叶变换。
SingleCrystal 5 包括广泛的傅里叶变换教学资源。这些包括一系列探索卷积和形状函数原理的多模式文档。您可以在“图库”窗口中找到该库。
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自动网格。SingleCrystal可以自动检测观测到的衍射图像中最大强度的位置。作为其中的一部分，当网格叠加层首次显示在观察到的图像上方时，程序将尝试“捕捉”网格，以便其节点叠加在观察到的反射之上。（这适用于对 2D 互易晶格截面进行成像的技术，例如 X 射线进动图案或 TEM 衍射图案。
手动编辑网格后，它将不再自动“捕捉”到位（这是为了保护您自己的测量值）。但是，您可以使用网格检查器的“自动调整网格”按钮手动将网格“捕捉”到位。
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自动索引模式列表和阶段 ID。当使用网格叠加来自动索引观察到的衍射图像时，需要模拟图案作为参考。在程序的早期版本中，此模式将作为第一个可见模式加载到程序中。
SingleCrystal 5 现在包括使用多个模拟图案作为自动索引参考的选项。这允许您创建自己的潜在相的候选列表，并让程序选择与观察到的衍射几何形状最接近的相。
或者，您可以指定：
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集成结构库中又增加了一个子库;
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从指定文件夹（以及任何子文件夹）加载的所有结构。结构应采用合适的格式（例如，CIF、CMTX 或 CrystalMaker 文档、CMDX）。
SingleCrystal 将模拟每个结构的倒数晶格几何形状（考虑任何系统缺失），并在 Best-Fit 弹出菜单中提供最佳拟合结果的候选列表。您可以通过从菜单中选择一个项目来以图形方式可视化结果;SingleCrystal 将加载相应的结构，模拟其衍射图，并在观察到的衍射图像上方以最佳方向显示。
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峰值检测/劳厄自动分度。我们已经提到了 SingleCrystal 检测最大强度的能力：这是“自动网格”功能的基础。另一个方面是能够自动索引不显示倒易晶格几何形状的衍射图案，例如劳厄图案。请注意，与基于网格的自动索引相比，这要慢得多。
SingleCrystal 可以使用峰值标记显示最大强度：可变半径的圆形物体，叠加观察到的衍射图像。这些可用于测量，允许您导出峰值位置和强度的文本文件 - 如果您已成功自动索引模式，甚至可以导出一组索引强度。
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导入 DM3 和 DM4 文件。SingleCrystal 现在可以从 Gatan的“数字显微镜”软件生成的“DM3”和“DM4”文件格式的数据文件中读取数据文件。
注意：DM3 和 DM4 是专有文件格式，尚未发布（官方）规范。我们不得不解构这些格式，因此无法保证文件导入始终可靠。如果您遇到问题，请将您的文件发送给我们，以便我们进行调查。
SingleCrystal 可以加载这些格式的多结构文件。但是，目前尚不清楚任何缩放信息是否准确，因此用户需要手动验证正确的图片缩放比例（例如，通过使用标尺叠加进行校准）。
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水平直方图和伽马控制。SingleCrystal 4 的阈值控制组已被新的级别组取代，该组还具有强度直方图。您可以可视化强度的分布，如果使用渐变着色，则可以观察不同颜色如何反映不同的水平。
位于直方图下方的强度滑块包括“最小”和“最大”拇指控件，可让您优化颜色范围。
另一个新功能是能够定义强度“伽玛”：让您通过强调（或减少）极端强度来优化着色。Gamma 滑块显示在直方图上方。请注意，通过拖动此滑块，直方图的形状会发生变化。
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高级散射因子。早期版本的 SingleCrystal 依赖于已发布的 X 射线散射因子表，取自国际晶体学表。然后使用莫特方程来计算电子散射因子。这在大多数情况下效果很好，但存在一些问题：莫特方程在非常低的散射角下失效;并且发布的数据不适合高角度散射。
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高角度散射因子。
SingleCrystal 5 现在使用 Fox 等人 1989 年的数据来计算范围的高角度 X 射线散射因子：2 < （sin θ / λ） < 6 Å -1 。这些作者使用四阶多项式来拟合ln（f x ）的角度依赖性。它们的系数见《国际晶体学表（第二版）C》C卷的表6.1.1.5。
在这项工作的过程中，我们发现Fox等人1989年发表的高角度数据存在严重错误，这些数据也进入了国际表格。已发表的Li、Mg、Si、Ni和Zr结果是完全错误的，作者的参数拟合曲线未能通过任何原始数据点。
我们没有依赖错误的已发布数据，而是为 He （Z=2） 和 Cf （Z=98） 之间的所有元素生成了自己的拟合，并使用我们的数字进行高角度计算。
作为对更广泛的晶体学界的服务，我们的研究结果和校正数据已提供给国际晶体学联合会，供未来版本的国际表格使用。
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电子散射因子。
除了使用第二个表来表示高角度X射线散射因子外，SingleCrystal 5现在还使用了另外两组数据来表示低角和高角电子散射因子（取自国际晶体学表）。
由于这些变化，我们可以确信，SingleCrystal 5 在 X 射线和电子衍射的散射因子范围内提供了更可靠的模拟强度。
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无损图像压缩。观察到的衍射图像现在以压缩格式存储在 SingleCrystal 文档中。该程序使用专有的 LZW 风格算法来提供极快、高效和无损的图像压缩。
这对于多模式文件尤其明显，这些文件现在可以以旧格式的一小部分大小存储。例如，傅里叶变换示例文件都在几百千字节的量级，而以前只有几十兆字节。
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图像清理。SingleCrystal 5 包括一个可自定义的“清理”命令，具有复杂的背景检测、去除和降噪功能。这是为较旧的、基于薄膜的衍射方法而设计的，可以更容易地比较强度，而不会受到大背景强度“凸起”的影响。
作为背景减法的一部分，SingleCrystal 定期对观察到的图像进行采样，跳过标识为反射的区域，并插值其余区域。然后可以从原始像素中减去生成的图像映射，从而获得更清晰的显示。
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其他更改。SingleCrystal 5 包括大量“引擎盖下”的变化，旨在提高可用性和性能。
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新样式的应用程序图标。
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更复杂的基于网格的自动索引算法，可校正从紧密对齐的区域轴出现的区域外反射（大晶胞的高索引区域存在问题）。
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新的旋转器工具栏图标，带有角度显示。
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新的“视图方向”工具栏按钮，带有下拉菜单，可快速选择常见方向。
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观察到的图案自动居中：使用峰值标记和图案对称性使图案居中。
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能够隐藏原点或定义其相对强度。
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标尺、量角器和网格会自动缩放并旋转主图案。
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改进的图案旋转：围绕屏幕中心旋转，而不是单个图案中心旋转。
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屏幕工具的键盘快捷键：a = 箭头;v = 移动;h = 手;z = 放大（“缩放”）。
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可以为劳厄模拟指定最小 d 间距。新的“重置”按钮将更新模拟以匹配最小波长。如果最小 d 间距太高（即大于最小波长的一半），则显示警告三角形。
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标尺的中心旋转。按住 shift 键并拖动两个标尺孔之一，使其绕其中心点旋转。
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将观察到的图案导出为可见图像、原始图像或背景减去的图像。
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重新设计的 Poles Inspector。列表底部是一个新的“+”下拉菜单按钮，其中包含将所有与对称性相关的极点添加到最大索引的命令。“颜色”下拉菜单按钮包括按对称性、N、极点或图案着色的命令。
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面孔检查员。在处理晶体形态时，任何立体图极点都会显示在专用的“面”检查器中，并带有距离距离滑块以允许调整面尺寸。22 SingleCr ystal 5 什么是新的？
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立体投影现在使用空心圆或正方形进行南半球投影。这比尝试使用填充颜色更整洁。
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添加了新的“观察到的首选项”窗格。这包括峰标记的设置，以及峰搜索和后台搜索参数。
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改进了“散射因子”首选项面板。现在有一个分段控制，允许在电子、X 射线和中子之间切换，散射因子曲线和数据表也得到了适当更新。
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可见强度现在显示在反射峰提示中。我们使用标签“Ivis”表示可见强度。这与相对综合强度“I/Imax”形成鲜明对比。
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导出绘图标记的积分强度，包括所有索引峰的选项。（积分强度是根据用户指定的标记半径计算得出的。
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导出索引峰。“峰标记”组中的新“导出”按钮允许用户生成一个文本文件，其中包含标记峰的综合强度及其相应的米勒指数。
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对显示检查器的“分辨率”组进行了重大改进。现在，我们将“像素密度”和“像素间距”选项分开，这些选项以前组合在“密度”标题下。为了腾出更多空间，像素密度和像素间距的滑块控件可通过按钮访问，并显示在它们自己的弹出窗口中。
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改进了图片图案的渐变，使用黑色作为起始色（“冰”、“热”和“光谱”）。我们还添加了新的红色、蓝色和绿色渐变。
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将“显示检查器的位置”（Display Inspector's Position） 组重命名为“中心和旋转”（Centre & Rotate）。已将“自动居中”和“标记居中”按钮从“自动索引”组移至此处。删除了“重置”按钮，因为我们为 X 和 Y 居中提供了单独的“重置”按钮。
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整洁视图菜单，带有自定义视图/叠加的图标。请注意，我们已将“主题”选项移至“图案”菜单，它现在是“颜色反射”子菜单（“应用主题”）的一部分。我们还添加了一个新的“屏幕工具”子菜单，允许用户更改当前文档的屏幕工具，而无需单击窗口的工具栏。
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改进了叠加工具的易读性。标尺、量角器和网格现在考虑了观察到的图片的颜色，并相应地更新了它们的高光颜色。
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半透明标尺配置文件窗口。
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基于网格的自动索引现在搜索并拒绝高索引区域导致来自其他区域的反射以相同模式出现的情况。
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向量角器检查器添加了新的“向左旋转”按钮。
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添加了“实际像素”（cmd-1） 和“缩放以适应”（cmd-2） 的键盘快捷键。
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新的缩放菜单命令：放大 （cmd +） 和缩小 （cmd –）。为保持一致性，“缩放以适合”命令已重命名为：缩放以适合。
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“缩放以适合”（Scale to Fit） 命令现在适用于模拟图案以及观察到的衍射图像。
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在标尺配置文件上下文菜单中添加了一个新命令：在中心显示光标。这很有用，因为用户可以将标尺中心定位在峰上，然后可视化其轮廓，光标指示峰中心。
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在“编辑”菜单中添加了“格式”子菜单，以方便在 Notes 检查器中进行富文本编辑（带有关联的命令键快捷键）。
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在立体图窗格中添加了“放大”按钮。单击此按钮会隐藏衍射窗格和反射列表（如果可见），然后显示一个“缩小”按钮，该按钮可反转效果
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使用“核心动画”平滑地调整窗格大小的行为。
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“图库”窗口现在包括 3D 布里渊区、互易晶格和晶体形态的示例文件。
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在图库中添加了一个广泛的傅里叶变换库，可通过该窗口的侧边栏访问。
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对源代码进行了大量修改，用更新的调用替换了 Apple 的“已弃用”调用，并采用了新的安全协议。
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用于屏幕工具、叠加层和视图的可拆卸弹出框。分离后，弹出框以压缩模式显示，不带文本。当窗口移动到背景中时，弹出框是隐藏的，但当窗口位于最前面时，弹出框会返回。
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分离的弹出框随文档窗口移动。这使得使用浮动“调色板”（包括旋转器）变得更加容易。
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