source: trunk/GSASIIElem.py @ 166

Last change on this file since 166 was 166, checked in by vondreele, 11 years ago

fixups of atom editing/atom drawing

File size: 13.2 KB
Line 
1"""Element: functions for element types
2   Copyright: 2008, Robert B. Von Dreele (Argonne National Laboratory)
3"""
4
5import wx
6import math
7import sys
8import os.path
9import  wx.lib.colourselect as wscs
10import GSASIIpath
11import numpy as np
12
13def GetFormFactorCoeff(El):
14    """Read form factor coefficients from atomdata.asc file
15    @param El: element 1-2 character symbol case irrevelant
16    @return: FormFactors: list of form factor dictionaries
17    each dictionary is:
18    'Symbol':4 character element symbol with valence (e.g. 'NI+2')
19    'Z': atomic number
20    'fa': 4 A coefficients
21    'fb':4 B coefficients
22    'fc': C coefficient
23    """
24    ElS = El.upper()
25    ElS = ElS.rjust(2)
26    filename = os.path.join(sys.path[1],'atmdata.dat')
27    try:
28        FFdata = open(filename,'Ur')
29    except:
30        wx.MessageBox(message="File atmdata.dat not found in directory %s" % sys.path[0],
31            caption="No atmdata.dat file",style=wx.OK | wx.ICON_EXCLAMATION | wx.STAY_ON_TOP)
32        sys.exit()
33    S = '1'
34    FormFactors = []
35    while S:
36        S = FFdata.readline()
37        if S[3:5] == ElS:
38            if S[5:6] != '_':
39                Z=int(S[:2])
40                Symbol = S[3:7].strip()
41                S = S[12:]
42                fa = (float(S[:7]),float(S[14:21]),float(S[28:35]),float(S[42:49]))
43                fb = (float(S[7:14]),float(S[21:28]),float(S[35:42]),float(S[49:56]))
44                FormFac = {'Symbol':Symbol,'Z':Z,'fa':fa,'fb':fb,'fc':float(S[56:63])}
45                FormFactors.append(FormFac)               
46    FFdata.close()
47    return FormFactors
48   
49def GetAtomInfo(El):
50   
51    import ElementTable as ET
52    Elements = []
53    for elem in ET.ElTable:
54        Elements.append(elem[0][0])
55    if len(El) in [2,4]:
56        ElS = El.upper()[:2].rjust(2)
57    else:
58        ElS = El.upper()[:1].rjust(2)
59    filename = os.path.join(sys.path[1],'atmdata.dat')
60    try:
61        FFdata = open(filename,'Ur')
62    except:
63        wx.MessageBox(message="File atmdata.dat not found in directory %s" % sys.path[0],
64            caption="No atmdata.dat file",style=wx.OK | wx.ICON_EXCLAMATION | wx.STAY_ON_TOP)
65        sys.exit()
66    S = '1'
67    AtomInfo = {}
68    Mass = []
69    while S:
70        S = FFdata.readline()
71        if S[3:5] == ElS:
72            if S[5:6] == '_':
73                if not Mass:                                 #picks 1st one; natural abundance or 1st isotope
74                    Mass = float(S[10:19])
75                if S[5:9] == '_SIZ':
76                    Z=int(S[:2])
77                    Symbol = S[3:5].strip().lower().capitalize()
78                    Drad = float(S[12:22])
79                    Arad = float(S[22:32])
80                    Vdrad = float(S[32:38])
81                    Color = ET.ElTable[Elements.index(Symbol)][6]
82    FFdata.close()
83    AtomInfo={'Symbol':Symbol,'Mass':Mass,'Z':Z,'Drad':Drad,'Arad':Arad,'Vdrad':Vdrad,'Color':Color}   
84    return AtomInfo
85     
86def GetXsectionCoeff(El):
87    """Read atom orbital scattering cross sections for fprime calculations via Cromer-Lieberman algorithm
88    @param El: 2 character element symbol
89    @return: Orbs: list of orbitals each a dictionary with detailed orbital information used by FPcalc
90    each dictionary is:
91    'OrbName': Orbital name read from file
92    'IfBe' 0/2 depending on orbital
93    'BindEn': binding energy
94    'BB': BindEn/0.02721
95    'XSectIP': 5 cross section inflection points
96    'ElEterm': energy correction term
97    'SEdge': absorption edge for orbital
98    'Nval': 10/11 depending on IfBe
99    'LEner': 10/11 values of log(energy)
100    'LXSect': 10/11 values of log(cross section)
101    """
102    AU = 2.80022e+7
103    C1 = 0.02721
104    ElS = El.upper()
105    ElS = ElS.ljust(2)
106    filename = os.path.join(sys.path[1],'Xsect.dat')
107    try:
108        xsec = open(filename,'Ur')
109    except:
110        wx.MessageBox(message="File Xsect.dat not found in directory %s" % sys.path[0],
111            caption="No Xsect.dat file",style=wx.OK | wx.ICON_EXCLAMATION |wx.STAY_ON_TOP)
112        sys.exit()
113    S = '1'
114    Orbs = []
115    while S:
116        S = xsec.readline()
117        if S[:2] == ElS:
118            S = S[:-1]+xsec.readline()[:-1]+xsec.readline()
119            OrbName = S[9:14]
120            S = S[14:]
121            IfBe = int(S[0])
122            S = S[1:]
123            val = S.split()
124            BindEn = float(val[0])
125            BB = BindEn/C1
126            Orb = {'OrbName':OrbName,'IfBe':IfBe,'BindEn':BindEn,'BB':BB}
127            Energy = []
128            XSect = []
129            for i in range(11):
130                Energy.append(float(val[2*i+1]))
131                XSect.append(float(val[2*i+2]))
132            XSecIP = []
133            for i in range(5): XSecIP.append(XSect[i+5]/AU)
134            Orb['XSecIP'] = XSecIP
135            if IfBe == 0:
136                Orb['SEdge'] = XSect[10]/AU
137                Nval = 11
138            else:
139                Orb['ElEterm'] = XSect[10]
140                del Energy[10]
141                del XSect[10]
142                Nval = 10
143                Orb['SEdge'] = 0.0
144            Orb['Nval'] = Nval
145            D = dict(zip(Energy,XSect))
146            Energy.sort()
147            X = []
148            for key in Energy:
149                X.append(D[key])
150            XSect = X
151            LEner = []
152            LXSect = []
153            for i in range(Nval):
154                LEner.append(math.log(Energy[i]))
155                if XSect[i] > 0.0:
156                    LXSect.append(math.log(XSect[i]))
157                else:
158                    LXSect.append(0.0)
159            Orb['LEner'] = LEner
160            Orb['LXSect'] = LXSect
161            Orbs.append(Orb)
162    xsec.close()
163    return Orbs
164   
165def GetMagFormFacCoeff(El):
166    """Read magnetic form factor data from atomdata.asc file
167    @param El: 2 character element symbol
168    @return: MagFormFactors: list of all magnetic form factors dictionaries for element El.
169    each dictionary contains:
170    'Symbol':Symbol
171    'Z':Z
172    'mfa': 4 MA coefficients
173    'nfa': 4 NA coefficients
174    'mfb': 4 MB coefficients
175    'nfb': 4 NB coefficients
176    'mfc': MC coefficient
177    'nfc': NC coefficient
178    """
179    ElS = El.upper()
180    ElS = ElS.rjust(2)
181    filename = os.path.join(sys.path[1],'atmdata.dat')
182    try:
183        FFdata = open(filename,'Ur')
184    except:
185        wx.MessageBox(message="File atmdata.dat not found in directory %s" % sys.path[0],
186            caption="No atmdata.dat file",style=wx.OK | wx.ICON_EXCLAMATION |wx.STAY_ON_TOP)
187        sys.exit()
188    S = '1'
189    MagFormFactors = []
190    while S:
191        S = FFdata.readline()
192        if S[3:5] == ElS:
193            if S[8:9] == 'M':
194                SN = FFdata.readline()               #'N' is assumed to follow 'M' in Atomdata.asc
195                Z=int(S[:2])
196                Symbol = S[3:7]
197                S = S[12:]
198                SN = SN[12:]
199                mfa = (float(S[:7]),float(S[14:21]),float(S[28:35]),float(S[42:49]))
200                mfb = (float(S[7:14]),float(S[21:28]),float(S[35:42]),float(S[49:56]))
201                nfa = (float(SN[:7]),float(SN[14:21]),float(SN[28:35]),float(SN[42:49]))
202                nfb = (float(SN[7:14]),float(SN[21:28]),float(SN[35:42]),float(SN[49:56]))
203                FormFac = {'Symbol':Symbol,'Z':Z,'mfa':mfa,'nfa':nfa,'mfb':mfb,'nfb':nfb,
204                    'mfc':float(S[56:63]),'nfc':float(SN[56:63])}
205                MagFormFactors.append(FormFac)
206    FFdata.close()
207    return MagFormFactors
208
209def ScatFac(FormFac, SQ):
210    """compute value of form factor
211    @param FormFac: dictionary  defined in GetFormFactorCoeff
212    @param SQ: (sin-theta/lambda)**2
213    @return: f: real part of form factor
214    """
215    fa = np.array(FormFac['fa'])
216    fb = np.array(FormFac['fb'])
217    t = -fb*SQ
218    return np.sum(fa*np.exp(t))+FormFac['fc']
219           
220def FPcalc(Orbs, KEv):
221    """Compute real & imaginary resonant X-ray scattering factors
222    @param Orbs: list of orbital dictionaries as defined in GetXsectionCoeff
223    @param KEv: x-ray energy in keV
224    @return: C: (f',f",mu): real, imaginary parts of resonant scattering & atomic absorption coeff.
225    """
226    def Aitken(Orb, LKev):
227        Nval = Orb['Nval']
228        j = Nval-1
229        LEner = Orb['LEner']
230        for i in range(Nval):
231            if LEner[i] <= LKev: j = i
232        if j > Nval-3: j= Nval-3
233        T = [0,0,0,0,0,0]
234        LXSect = Orb['LXSect']
235        for i in range(3):
236           T[i] = LXSect[i+j]
237           T[i+3] = LEner[i+j]-LKev
238        T[1] = (T[0]*T[4]-T[1]*T[3])/(LEner[j+1]-LEner[j])
239        T[2] = (T[0]*T[5]-T[2]*T[3])/(LEner[j+2]-LEner[j])
240        T[2] = (T[1]*T[5]-T[2]*T[4])/(LEner[j+2]-LEner[j+1])
241        C = T[2]
242        return C
243   
244    def DGauss(Orb,CX,RX,ISig):
245        ALG = (0.11846344252810,0.23931433524968,0.284444444444,
246        0.23931433524968,0.11846344252810)
247        XLG = (0.04691007703067,0.23076534494716,0.5,
248        0.76923465505284,0.95308992296933)
249       
250        D = 0.0
251        B2 = Orb['BB']**2
252        R2 = RX**2
253        XSecIP = Orb['XSecIP']
254        for i in range(5):
255            X = XLG[i]
256            X2 = X**2
257            XS = XSecIP[i]
258            if ISig == 0:
259                S = BB*(XS*(B2/X2)-CX*R2)/(R2*X2-B2)
260            elif ISig == 1:
261                S = 0.5*BB*B2*XS/(math.sqrt(X)*(R2*X2-X*B2))
262            elif ISig == 2:
263                T = X*X2*R2-B2/X
264                S = 2.0*BB*(XS*B2/(T*X2**2)-(CX*R2/T))
265            else:
266                S = BB*B2*(XS-Orb['SEdge']*X2)/(R2*X2**2-X2*B2)
267            A = ALG[i]
268            D += A*S
269        return D
270   
271    AU = 2.80022e+7
272    C1 = 0.02721
273    C = 137.0367
274    FP = 0.0
275    FPP = 0.0
276    Mu = 0.0
277    LKev = math.log(KEv)
278    RX = KEv/C1
279    if Orbs:
280        for Orb in Orbs:
281            CX = 0.0
282            BB = Orb['BB']
283            BindEn = Orb['BindEn']
284            if Orb['IfBe'] != 0: ElEterm = Orb['ElEterm']
285            if BindEn <= KEv:
286                CX = math.exp(Aitken(Orb,LKev))
287                Mu += CX
288                CX /= AU
289            Corr = 0.0
290            if Orb['IfBe'] == 0 and BindEn >= KEv:
291                CX = 0.0
292                FPI = DGauss(Orb,CX,RX,3)
293                Corr = 0.5*Orb['SEdge']*BB**2*math.log((RX-BB)/(-RX-BB))/RX
294            else:
295                FPI = DGauss(Orb,CX,RX,Orb['IfBe'])
296                if CX != 0.0: Corr = -0.5*CX*RX*math.log((RX+BB)/(RX-BB))
297            FPI = (FPI+Corr)*C/(2.0*math.pi**2)
298            FPPI = C*CX*RX/(4.0*math.pi)
299            FP += FPI
300            FPP += FPPI
301        FP -= ElEterm
302   
303    return (FP, FPP, Mu)
304   
305
306class PickElement(wx.Dialog):
307    "Makes periodic table widget for picking element - caller maintains element list"
308    Elem=None
309    def _init_ctrls(self, prnt):
310        wx.Dialog.__init__(self, id=-1, name='PickElement',
311              parent=prnt, pos=wx.DefaultPosition, 
312              style=wx.DEFAULT_DIALOG_STYLE, title='Pick Element')
313        import ElementTable as ET
314        self.SetClientSize(wx.Size(770, 250))
315       
316        i=0
317        for E in ET.ElTable:
318            PickElement.ElButton(self,name=E[0],
319#            pos=wx.Point(E[1]*40+25,E[2]*24+24),tip=E[3],color=E[4])
320            pos=wx.Point(E[1]*40+25,E[2]*24+24),tip=E[3],color=E[6])
321            i+=1
322
323    def __init__(self, parent):
324        self._init_ctrls(parent)
325       
326    def ElButton(self, name, pos, tip, color):
327        Black = wx.Colour(0,0,0)
328        El = wx.ComboBox(choices=name, parent=self, pos=pos, size=wx.Size(40,23),
329            style=wx.CB_READONLY, value=name[0])
330        El.SetBackgroundColour(color)
331        El.SetToolTipString(tip)
332        El.Bind(wx.EVT_COMBOBOX, self.OnElButton)
333
334    def OnElButton(self, event):
335        El = event.GetEventObject().GetLabel()
336        self.Elem = (El)
337        self.EndModal(wx.ID_OK)       
338       
339class DeleteElement(wx.Dialog):
340    "Delete element from selected set widget"
341    def _init_ctrls(self, parent):
342        l = len(DeleteElement.Elems)-1
343        wx.Dialog.__init__(self, id=-1, name='Delete', parent=parent,
344              pos=wx.DefaultPosition, size=wx.Size(max(128,64+l*24), 87),
345              style=wx.DEFAULT_DIALOG_STYLE, title='Delete Element')
346        self.Show(True)
347        self.SetAutoLayout(True)
348        self.SetHelpText('Select element to delete')
349        self.SetWindowVariant(wx.WINDOW_VARIANT_SMALL)
350
351        i = 0
352        Elem = []
353        for Elem in DeleteElement.Elems:
354            name = Elem[0].lower().capitalize()
355            self.ElButton(id=-1,name=name,pos=wx.Point(16+i*24, 16))
356            i+=1
357             
358    def __init__(self, parent):
359        DeleteElement.Elems = parent.Elems
360        DeleteElement.El = ' '
361        self._init_ctrls(parent)
362
363    def ElButton(self, id, name, pos):
364        White = wx.Colour(255, 255, 255)
365        El = wscs.ColourSelect(label=name, parent=self, colour = White,
366            pos=pos, size=wx.Size(24, 23), style=wx.RAISED_BORDER)
367        El.Bind(wx.EVT_BUTTON, self.OnDeleteButton)
368   
369    def OnDeleteButton(self, event):
370        DeleteElement.El=event.GetEventObject().GetLabel()
371        self.EndModal(wx.ID_OK)
372       
373    def GetDeleteElement(self):
374        return DeleteElement.El
375       
376
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.