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I. XProcess Program. (Version 2.3.2)

1. 개요.

이 Program 은 XRD (X-Ray Diffractometer, X선 회절분석기) 를 이용하여 측정된 Diffraction Data (Raw Data) 를 사용자가 원하는 여러 가지 기본적인 Data 처리 (Smoothing, Background elimination, Kα12 separation, Peak search) 를 행할 수 있을 뿐만 아니라 그 결과를 여러 가지 형식으로 다양하게 Printer로 출력할 수 있다.

측정 Data (Raw Data) 뿐만 아니라 여러 가지 Data 처리를 한 후에, 이 처리된 Data를 TEXT(ASCII) File로 저장해 두었다가 다른 응용 Software 에서 사용이 가능하도록 되어있다.

기본적인 Data Processing 을 마치고 나서 ICDD (JCPDS) Data 인 PDF1 을 Search 하여 정성분석을 할 수 있다.

2. 시작.

XProcess Program을 실행하면 그림 1 과 같이 Window가 나타나며, 원하는 Data를 읽어올 수 있는 상태가 된다.

그림 1 (초기화면)

1) Data 읽어오기.

Data를 읽어올 때는 버튼 또는 Menu 의 을 Click 하면 그림 2 와 같은 Window가 나타난다.


그림 2 (파일 열기)


(1) 읽어올 수 있는 Data 종류 (파일 형식).

a. "*.RAW"
a)XRD2000 Program에 의하여 얻어진 Raw Data.
b)Rigaku의 IBM-PC MS-DOS Version Program에 의하여 얻어진 Raw Data ("Z*.RAW").
c)Rigaku의 HP Workstation Version Program에 의하여 얻어진 Raw Data를 File manager 에서 Binary --> ASCII 변환한 File의 Extension name 을 RAW 로 변환한 File (*.RAW).
d)Philips XRD X'Pert Data ("*.UDF").
d)Philips XRD X'Pert Data ("*.X00").
d)Simens XRD XCH Data ("*.UXD").

b. "*.FSP"
XRD2000 Program에 의하여 Fiber Specimen 으로 측정한 Raw Data.

c. "*.S*", "*.B*", "*.A*", "*.PEK"
XProcess Program에 의하여 Data 처리한 Data File.


그림 2-1 Data 종류 (파일 형식)


(2) "*.MCT" File.

이 File은 XRD2000 Program 에 의하여 시료를 측정하여 Raw Data를 얻을 때 만들어지는 File로 측정조건을 가지고 있다. (Measuring Condition Table)
File 내용은 TEXT File로 되어있어 Windows의 메모장 등 일반적인 문서편집기에서 읽을 수 있다.

(3) "*.TXT" File.

이 File은 XProcess Program에서 Raw Data 또는 Smoothing, Background elimination, Kα12 separation, Peak search 등을 실행하고 나서 TEXT File로 저장할 경우에 생성된다.
일반적인 TEXT File로 Windows의 메모장 등 일반적인 문서편집기에서 읽을 수 있다.

2) 읽은 Data의 표시 및 크기 변경.

그림 2 에서 Data File을 선택하면 그림 3 과 같이 자동으로 Data를 보여준다.

그림 3 (Raw Data)

그림 3-1 과 같이 Data 영역에서 Mouse 왼쪽버튼으로 드래그하여 작은 영역을 선택하여 그림 3-2 와 같이 확대해서 볼 수 있다.
또한, 위의 , , , , , , 버튼을 이용하여 원하는 영역을 마음대로 확대, 축소하여 볼 수 있다.

그림 3-1 (Raw Data -> Select Zoom In)
그림 3-2 (Raw Data -> Zoom In)

3. Data의 처리.

읽어들인 Data를 원하는 대로 Data 처리(Data processing)를 할 수 있다.

처리할 수 있는 방법들은 Smoothing(), Background elimination(), Kα12 separation(), Peak search() 등 이며, Data 처리에 필요한 Parameter들은 기본 값을 가지고 있으나 사용자가 원하는 대로 수정하여 처리할 수 있다.


그림 4 (Smoothing parameter)


각각의 Process parameter 들을 확인 또는 수정하려면 Menu의 Parameters 를 선택하여 원하는 것을 선택할 수 있으며, 다른 방법으로는 각각의 실행 버튼을 Mouse의 오른쪽 버튼으로 Click 하면 그림 4 와 같이 그에 해당하는 Parameter가 나타난다.

Process parameters Window의 버튼을 누르거나 각각의 실행버튼(, , , ) 을 Mouse 의 왼쪽 버튼으로 Click 또는 Menu 의 Execute 에서 원하는 방법을 선택하면 실행된다.
,
,

1) Smoothing().

Smoothing 방법은 Savitzky and Golay's Method로서, 입력해야 하는 Smoothing points는 3 이상으로 홀수 값을 사용하며, 대략적으로 Peak의 FWHM(Full Width Half Maximum)에 해당하는 Data개수를 사용한다.

(예를 들면, 측정Data의 측정 폭이 0.01도 일 경우 Peak의 FWHM이 대략 0.1도 라면 0.1/0.01=10 이 되며, 즉, 홀수인 11정도의 값을 사용한다.)

Smoothing을 실행하면 그림 5 또는 그림 6 과 같이 나타나며, 이때는 Smoothing 하기 전의 Data인 Raw Data와 함께 표시되며, 왼쪽 위의 버튼을 누르면 Smoothing 하기 이전의 Data인 Raw Data는 사라지고 그림 5-1 또는 그림 6-1 과 같이 Smoothing 한 Data만 표시된다.

Smoothing point 값을 너무 작게 주면 Smoothing 이 덜 되어서 이전 Data와 별 차이가 없게 되며, 반대로 너무 많이 주면 Smoothing 이 너무 많이 되어서 Peak 의 크기가 작아지고 Peak 폭도 커지게 된다.

Smoothing 하였을 때 Peak의 크기가 이전 값에 비하여 약 80% 정도로 줄어들 정도의 값이 적당하다.

그림 5 (Raw Data + Smoothing Data)
그림 5-1 (Smoothing Data)
그림 6 (Raw Data + Smoothing Data -> Zoom In)
그림 6-1 (Smoothing Data -> Zoom In)

2) Background elimination().

Background 제거 방법은 Sonnevelt and Visser' Method 로서, 입력해야 하는 FWHM 은 그 값 이상의 FWHM 을 갖는 Peak 는 Background 로 본다는 의미이며, Threshold 값은 그 값 이하의 Data 는 무시한다는 의미이다.


그림 7 (Background elimination parameter)


그림 8 (Smoothing Data + Background elimination Data)
그림 8-1 (Background elimination Data)
그림 9 (Smoothing Data + Background elimination Data -> Zoom In)
그림 9-1 (Background elimination Data -> Zoom In)

3) Kα12 separation().

XRD 에서 사용하는 Kα는 실제로 Kα1 과 Kα2 가 같이 있으며, 이들 특성 X-선은 서로 매우 비슷한 파장을 갖고 있어, 분리시켜 한가지의 파장만으로 측정에 이용하기는 어려워, 측정 후 Kα2 를 제거하고 Kα1 만을 이용한다.
여기서 사용하는 방법은 Kα1 과 Kα2 의 Intensity 비가 대략 2:1 이 되는 점을 이용하고 있으나, 그 값을 다르게 적용하여 계산할 수도 있다.


그림 10 (Kα12 separation parameter)


그림 11 (Background elimination Data + Kα12 separation Data)
그림 11-1 (Kα12 separation Data)
그림 12 (Background elimination Data + Kα12 separation Data -> Zoom In)
그림 12-1 (Kα12 separation Data -> Zoom In)

4) Peak search().

Peak 위치를 찾기 위하여 이용하고 있는 방법은 Quadratic differential curve method 로서, 입력한 FWHM 값 이상의 FWHM 을 갖는 위치를 찾으면서 Minimum height 이하의 Peak 는 무시한다.


그림 13 (Peak search parameter)


그림 14 (Peak search Data)

그림 14 와 같이 Peak search 를 마친 후에 각각의 Peak 위치에 그 Peak 의 정보를 함께 표시하려면, 표시하려는 내용을 선택하기 위하여 Menu 의 를 선택하거나, 다른 방법으로 도구상자 버튼들이 있는 좌우로 긴 Box 의 우측 빈곳을 Mouse 의 오른쪽 버튼으로 Click 하면, 그림 15 와 같은 Data select window가 나타난다.


그림 15 (Data select window)

여기서, 원하는 정보를 선택하여 버튼을 누르면 선택된 정보가 추가로 표시된다.
그림 16-1 과 같이 선택했을 경우에는 그림 16-2 와 같은 화면이 표시되며, 그림 17-1 과 같이 선택했을 경우에는 그림 17-2 와 같은 화면이 표시된다.


그림 16-1 (View Data with d-value)


그림 16-2 (Peak search Data with d-value)


그림 17-1 (View Data with 2-Theta & d-value)


그림 17-2 (Peak search Data with 2-Theta & d-value)

Peak search 에 의하여 찾아진 Peak 들 중에서 원하지 않는 Peak 가 있을 경우는 지우고, 찾지 못한 Peak 가 있을 경우는 사용자가 직접 그 위치를 임의로 추가할 수 있다.

그림 18 (Peak search Data -> Zoom In)

(1) Insert Peak(, )

처음에 Peak search 를 하고 나면 Insert 버튼의 색이 회색으로 나타나지만 Mouse 왼쪽버튼으로 Click 하면 Insert 버튼의 색이 연두색으로 변하며, 이때 추가하려고 하는 Peak 위치에서 Mouse 왼쪽버튼을 Click 하면, Click 한 위치(각도에 해당하는 곳)에 Peak 를 추가한다.
이렇게 사용자가 추가한 Peak는 Search 해서 찾아진 Peak와는 다른 색으로 표시된다.

그림 19 (사용자가 Peak Data 추가하기)

Insert 버튼을 이용하여 여러 개의 Peak 를 추가할 때는 불편하므로 버튼을 이용하지 않고 Mouse 만을 이용하여 Peak 를 추가하는 방법도 있다.
이때는 Keyboard 의 Shift key 를 누른 상태로 추가하고자 하는 Peak 의 위치(각도에 해당하는 곳)에서 Mouse 왼쪽 버튼을 Click 하면 위의 경우와 동일한 기능이 된다.
Insert 버튼이 연두색이 아닌 회색일 때 Keyboard 를 누르지 않고 Mouse 왼쪽버튼을 이용하여 영역을 Drag 하면 그 영역을 확대해서 다시 화면에 나타내 준다.

그림 20 (사용자가 많은 Peak Data 추가하기)

(2) Delete Peak(, )

처음에 Peak search 를 하고 나면 Delete 버튼의 색이 회색으로 나타나지만 Mouse 왼쪽버튼으로 Click 하면 Delete 버튼의 색이 연두색으로 변하며, 이때 지우려고 하는 Peak 위치 근처에서 Mouse 왼쪽버튼을 Click 하면, Click 한 위치에서 가장 가까운 Peak를 자동으로 선택하여 그 Peak 에 대한 정보를 표시하며, 지울 것인지를 사용자에게 묻는다.

그림 21 (Delete peak)

Delete 버튼을 이용하여 여러 개의 Peak 를 지울 때는 불편하므로 버튼을 이용하지 않고 Mouse 만을 이용하여 지울 Peak 를 선택하는 방법도 있다.

이때는 Keyboard 의 Shift key 를 누른 상태로 지우고자 하는 Peak 의 근처에서 Mouse 오른쪽 버튼을 Click 하면 위의 경우와 동일한 기능이 된다.

Delete 버튼이 연두색이 아닌 회색일 때 Keyboard 를 누르지 않고 Mouse 왼쪽버튼을 이용하여 영역을 Drag 하면 그 영역을 확대해서 다시 화면에 나타내 준다.

그림 22 (버튼을 이용하지 않고 지우기)

어느 한곳에 모여있는 여러 개의 Peak 들을 한꺼번에 지울 때는, 어느 영역을 확대하여 보려고 할 때와 같이 Keyboard 를 누르지 않고 Mouse 왼쪽버튼을 이용하여 영역을 Drag 하고 나서, Mouse 의 왼쪽버튼을 놓기 전에 Keyboard 의 Shift key 를 누른 상태로 Mouse 의 왼쪽버튼을 놓는다.

그림 23 (여러 개의 peak들을 한꺼번에 선택하기)

그림 24 와 같이 선택된 영역 안에 있는 Peak 들을 지울 것인지를 사용자에게 묻는다.

그림 24 (여러 개의 peak들을 한꺼번에 지우기)

4. Save Data.

1) Processing Data 의 저장.

Raw Data 및 Program 에 의하여 처리 하면서 생기는 여러 가지 Data 종류를 보관할 수 있다.
여러가지 Data Processing 을 실행한 후 Data 의 보관은 도구상자의 버튼 또는 Menu 의 를 선택하면 별도의 File 로 저장되고, File name 은 원래의 File name 에 Extension 만 다음과 같이 바뀌게 된다.

약자 Processing 과정
R Raw Data
S Smoothing
B Background 제거
A K-alpha 1,2 분리
Extension name Processing 한 과정
.S S
.B B
.BS SB
.A A
.AS SA
.AB BA
.ABS SBA

*.MCT 파일은 다음과 같이 File name 에 몇자가 추가되어 새로 생긴다.
Peak Search 를 실행하여 저장한 경우에도 아래와 같이 File name 에 몇자가 추가되고 Peak Data 의 Extention 은 .PEK 가 된다.

File name 에 추가되는 것Processing 한 과정
-S S
-B B
-BS SB
-A A
-AS SA
-AB BA
-ABS SBA

2) Processing Data 의 Text File 로 저장.

Menu 의 를 선택하면 그림 25 와 같은 Window 가 나타나며, 현재까지 처리된 Data 를 *.TXT (Text[ASCII]) 파일로 저장할 수 있다.

여기서 원하는 정보를 선택하여 버튼을 누르면 선택된 정보가 선택적으로 저장 된다.


그림 25 (Text 파일로 Save 할 Data 의 선택)


저장되는 파일의 Extension 은 TXT 로 되나 파일명은 다음과 같이 몇자가 추가 된다.

File name 에 추가되는 것Processing 한 과정 선택된 내용
-R S, SB, SA, SBA R
-RS S, SB, SA, SBA RS
-RB B RB
-RBS SB, SBA RSB
-RA A RA
-RAS SA, SBA RSA
-RAB BA, SBA RBA
-RABS SBA RSBA
-S S, SB, SA, SBA S
-B B B
-BS SB, SBA SB
-A A A
-AS SA, SBA SA
-AB BA, SBA BA
-ABS SBA SBA

참고로 이렇게 TEXT File로 저장하면, File size가 매우 커지게 되므로 주의 요망.

5. Data Processing 한 결과를 Printer 로 출력.

Raw Data 및 Program 에 의하여 처리된 여러가지 Data 를 Print 할 수 있다.

도구상자의 버튼, 또는 Menu 의 을 Click 하면 그림 26 과 같은 Window 가 나타난다.


그림 26 (Print 할 Data 의 선택)


여기서 원하는 정보를 선택하여 버튼을 누르면 선택된 정보가 표시되어 Print out 된다.

다음에 열거한 그림들은 Data Processing 을 하고나서 여러가지 방법을 통하여 Printer 로 출력한 것을 Scanner 를 이용하여 다시 Image 화 한 것이다.
실제로 Program에 의하여 출력한 것에 비하여 화질이 좋지 못하다.


(Raw Data)



(Raw Data -> Zoom In)



(Smoothing Data)



(Smoothing Data -> Zoom In)



(Background elimination Data)



(Background elimination Data -> Zoom In)



(Background elimination Data with Background)



(Ka1 Data)



(Ka1 Data -> Zoom In)



(Ka12 Data)



(Ka12 Data -> Zoom In)



(Peak search Data)



(Peak search Data with Peak No.)



(Peak search Data with Peak No., 2-Theta & d-value -> Zoom In)



(Peak search List Data details)