source: trunk/GSASIIindex.py @ 307

Last change on this file since 307 was 307, checked in by vondreele, 10 years ago

remove a pyp

  • Property svn:keywords set to Date Author Revision URL Id
File size: 18.6 KB
Line 
1#GSASII cell indexing program: variation on that of A. Coehlo
2#   includes cell refinement from peak positions (not zero as yet)
3########### SVN repository information ###################
4# $Date: 2011-06-20 19:58:26 +0000 (Mon, 20 Jun 2011) $
5# $Author: vondreele $
6# $Revision: 307 $
7# $URL: trunk/GSASIIindex.py $
8# $Id: GSASIIindex.py 307 2011-06-20 19:58:26Z vondreele $
9########### SVN repository information ###################
10import math
11import wx
12import time
13import numpy as np
14import numpy.linalg as nl
15import GSASIIpath
16import GSASIIlattice as G2lat
17import scipy.optimize as so
18
19# trig functions in degrees
20sind = lambda x: math.sin(x*math.pi/180.)
21asind = lambda x: 180.*math.asin(x)/math.pi
22tand = lambda x: math.tan(x*math.pi/180.)
23atand = lambda x: 180.*math.atan(x)/math.pi
24atan2d = lambda y,x: 180.*math.atan2(y,x)/math.pi
25cosd = lambda x: math.cos(x*math.pi/180.)
26acosd = lambda x: 180.*math.acos(x)/math.pi
27rdsq2d = lambda x,p: round(1.0/math.sqrt(x),p)
28#numpy versions
29npsind = lambda x: np.sin(x*np.pi/180.)
30npasind = lambda x: 180.*np.arcsin(x)/math.pi
31npcosd = lambda x: np.cos(x*math.pi/180.)
32nptand = lambda x: np.tan(x*math.pi/180.)
33npatand = lambda x: 180.*np.arctan(x)/np.pi
34npatan2d = lambda y,x: 180.*np.arctan2(y,x)/np.pi
35   
36def scaleAbyV(A,V):
37    v = G2lat.calc_V(A)
38    scale = math.exp(math.log(v/V)/3.)**2
39    for i in range(6):
40        A[i] *= scale
41   
42def ranaxis(dmin,dmax):
43    import random as rand
44    return rand.random()*(dmax-dmin)+dmin
45   
46def ran2axis(k,N):
47    import random as rand
48    T = 1.5+0.49*k/N
49#    B = 0.99-0.49*k/N
50#    B = 0.99-0.049*k/N
51    B = 0.99-0.149*k/N
52    R = (T-B)*rand.random()+B
53    return R
54   
55#def ranNaxis(k,N):
56#    import random as rand
57#    T = 1.0+1.0*k/N
58#    B = 1.0-1.0*k/N
59#    R = (T-B)*rand.random()+B
60#    return R
61   
62def ranAbyV(Bravais,dmin,dmax,V):
63    cell = [0,0,0,0,0,0]
64    bad = True
65    while bad:
66        bad = False
67        cell = rancell(Bravais,dmin,dmax)
68        G,g = G2lat.cell2Gmat(cell)
69        A = G2lat.Gmat2A(G)
70        if G2lat.calc_rVsq(A) < 1:
71            scaleAbyV(A,V)
72            cell = G2lat.A2cell(A)
73            for i in range(3):
74                bad |= cell[i] < dmin
75    return A
76   
77def ranAbyR(Bravais,A,k,N,ranFunc):
78    R = ranFunc(k,N)
79    if Bravais in [0,1,2]:          #cubic - not used
80        A[0] = A[1] = A[2] = A[0]*R
81        A[3] = A[4] = A[5] = 0.
82    elif Bravais in [3,4]:          #hexagonal/trigonal
83        A[0] = A[1] = A[3] = A[0]*R
84        A[2] *= R
85        A[4] = A[5] = 0.       
86    elif Bravais in [5,6]:          #tetragonal
87        A[0] = A[1] = A[0]*R
88        A[2] *= R
89        A[3] = A[4] = A[5] = 0.       
90    elif Bravais in [7,8,9,10]:     #orthorhombic
91        A[0] *= R
92        A[1] *= R
93        A[2] *= R
94        A[3] = A[4] = A[5] = 0.       
95    elif Bravais in [11,12]:        #monoclinic
96        A[0] *= R
97        A[1] *= R
98        A[2] *= R
99        A[4] *= R
100        A[3] = A[5] = 0.       
101    else:                           #triclinic
102        A[0] *= R
103        A[1] *= R
104        A[2] *= R
105        A[3] *= R
106        A[4] *= R
107        A[5] *= R
108    return A
109   
110def rancell(Bravais,dmin,dmax):
111    if Bravais in [0,1,2]:          #cubic
112        a = b = c = ranaxis(dmin,dmax)
113        alp = bet = gam = 90
114    elif Bravais in [3,4]:          #hexagonal/trigonal
115        a = b = ranaxis(dmin,dmax)
116        c = ranaxis(dmin,dmax)
117        alp = bet =  90
118        gam = 120
119    elif Bravais in [5,6]:          #tetragonal
120        a = b = ranaxis(dmin,dmax)
121        c = ranaxis(dmin,dmax)
122        alp = bet = gam = 90
123    elif Bravais in [7,8,9,10]:       #orthorhombic - F,I,C,P - a<b<c convention
124        abc = [ranaxis(dmin,dmax),ranaxis(dmin,dmax),ranaxis(dmin,dmax)]
125        abc.sort()
126        a = abc[0]
127        b = abc[1]
128        c = abc[2]
129        alp = bet = gam = 90
130    elif Bravais in [11,12]:        #monoclinic - C,P - a<c convention
131        ac = [ranaxis(dmin,dmax),ranaxis(dmin,dmax)]
132        ac.sort()
133        a = ac[0]
134        b = ranaxis(dmin,dmax)
135        c = ac[1]
136        alp = gam = 90
137        bet = ranaxis(90.,130.)
138    else:                           #triclinic - a<b<c convention
139        abc = [ranaxis(dmin,dmax),ranaxis(dmin,dmax),ranaxis(dmin,dmax)]
140        abc.sort()
141        a = abc[0]
142        b = abc[1]
143        c = abc[2]
144        r = 0.5*b/c
145        alp = ranaxis(acosd(r),acosd(-r))
146        r = 0.5*a/c
147        bet = ranaxis(acosd(r),acosd(-r))
148        r = 0.5*a/b
149        gam = ranaxis(acosd(r),acosd(-r)) 
150    return [a,b,c,alp,bet,gam]
151   
152def calc_M20(peaks,HKL):
153    diff = 0
154    X20 = 0
155    for Nobs20,peak in enumerate(peaks):
156        if peak[3]:
157            Qobs = 1.0/peak[7]**2
158            Qcalc = 1.0/peak[8]**2
159            diff += abs(Qobs-Qcalc)
160        elif peak[2]:
161            X20 += 1
162        if Nobs20 == 19: 
163            d20 = peak[7]
164            break
165    else:
166        d20 = peak[7]
167        Nobs20 = len(peaks)
168    for N20,hkl in enumerate(HKL):
169        if hkl[3] < d20:
170            break               
171    eta = diff/Nobs20
172    Q20 = 1.0/d20**2
173    if diff:
174        M20 = Q20/(2.0*diff)
175    else:
176        M20 = 0
177    M20 /= (1.+X20)
178    return M20,X20
179   
180def sortM20(cells):
181    #cells is M20,X20,Bravais,a,b,c,alp,bet,gam
182    #sort highest M20 1st
183    T = []
184    for i,M in enumerate(cells):
185        T.append((M[0],i))
186    D = dict(zip(T,cells))
187    T.sort()
188    T.reverse()
189    X = []
190    for key in T:
191        X.append(D[key])
192    return X
193               
194def IndexPeaks(peaks,HKL):
195    import bisect
196    N = len(HKL)
197    if N == 0: return False
198    hklds = list(np.array(HKL).T[3])+[1000.0,0.0,]
199    hklds.sort()                                        # ascending sort - upper bound at end
200    hklmax = [0,0,0]
201    for ipk,peak in enumerate(peaks):
202        if peak[2]:
203            i = bisect.bisect_right(hklds,peak[7])          # find peak position in hkl list
204            dm = peak[7]-hklds[i-1]                         # peak to neighbor hkls in list
205            dp = hklds[i]-peak[7]
206            pos = N-i                                       # reverse the order
207            if dp > dm: pos += 1                            # closer to upper than lower
208            hkl = HKL[pos]                                 # put in hkl
209            if hkl[4] >= 0:                                 # peak already assigned - test if this one better
210                opeak = peaks[hkl[4]]
211                dold = abs(opeak[7]-hkl[3])
212                dnew = min(dm,dp)
213                if dold > dnew:                             # new better - zero out old
214                    opeak[4:7] = [0,0,0]
215                    opeak[8] = 0.
216                else:                                       # old better - do nothing
217                    continue               
218            hkl[4] = ipk
219            peak[4:7] = hkl[:3]
220            peak[8] = hkl[3]                                # fill in d-calc
221    for peak in peaks:
222        peak[3] = False
223        if peak[2]:
224            if peak[8] > 0.:
225                for j in range(3):
226                    if abs(peak[j+4]) > hklmax[j]: hklmax[j] = abs(peak[j+4])
227                peak[3] = True
228    if hklmax[0]*hklmax[1]*hklmax[2] > 0:
229        return True
230    else:
231        return False
232
233def FitHKL(ibrav,peaks,A,Pwr):
234   
235    def Values2A(ibrav,values):
236        if ibrav in [0,1,2]:
237            return [values[0],values[0],values[0],0,0,0]
238        elif ibrav in [3,4]:
239            return [values[0],values[0],values[1],values[0],0,0]
240        elif ibrav in [5,6]:
241            return [values[0],values[0],values[1],0,0,0]
242        elif ibrav in [7,8,9,10]:
243            return [values[0],values[1],values[2],0,0,0]
244        elif ibrav in [11,12]:
245            return [values[0],values[1],values[2],0,values[3],0]
246        else:
247            return values
248           
249    def A2values(ibrav,A):
250        if ibrav in [0,1,2]:
251            return [A[0],]
252        elif ibrav in [3,4,5,6]:
253            return [A[0],A[2]]
254        elif ibrav in [7,8,9,10]:
255            return [A[0],A[1],A[2]]
256        elif ibrav in [11,12]:
257            return [A[0],A[1],A[2],A[4]]
258        else:
259            return A
260   
261    def errFit(values,ibrav,d,H,Pwr):
262        A = Values2A(ibrav,values)
263        Qo = 1./d**2
264        Qc = G2lat.calc_rDsq(H,A)
265        return (Qo-Qc)*d**Pwr
266   
267    Peaks = np.array(peaks).T
268    values = A2values(ibrav,A)   
269    result = so.leastsq(errFit,values,args=(ibrav,Peaks[7],Peaks[4:7],Pwr),full_output=True)
270    A = Values2A(ibrav,result[0])
271    return True,np.sum(errFit(result[0],ibrav,Peaks[7],Peaks[4:7],Pwr)**2),A
272           
273def FitHKLZ(ibrav,peaks,Z,A):
274    return A,Z
275   
276def rotOrthoA(A):
277    return [A[1],A[2],A[0],0,0,0]
278   
279def swapMonoA(A):
280    return [A[2],A[1],A[0],0,A[4],0]
281   
282def oddPeak(indx,peaks):
283    noOdd = True
284    for peak in peaks:
285        H = peak[4:7]
286        if H[indx] % 2:
287            noOdd = False
288    return noOdd
289   
290def halfCell(ibrav,A,peaks):
291    if ibrav in [0,1,2]:
292        if oddPeak(0,peaks):
293            A[0] *= 2
294            A[1] = A[2] = A[0]
295    elif ibrav in [3,4,5,6]:
296        if oddPeak(0,peaks):
297            A[0] *= 2
298            A[1] = A[0]
299        if oddPeak(2,peaks):
300            A[2] *=2
301    else:
302        if oddPeak(0,peaks):
303            A[0] *=2
304        if oddPeak(1,peaks):
305            A[1] *=2
306        if oddPeak(2,peaks):
307            A[2] *=2
308    return A
309   
310def getDmin(peaks):
311    return peaks[-1][7]
312   
313def getDmax(peaks):
314    return peaks[0][7]
315   
316def refinePeaks(peaks,ibrav,A):
317    dmin = getDmin(peaks)
318    smin = 1.0e10
319    pwr = 3
320    maxTries = 10
321    if ibrav == 13:
322        pwr = 4
323        maxTries = 10
324    OK = False
325    tries = 0
326    HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,A)
327    while IndexPeaks(peaks,HKL):
328        Pwr = pwr - (tries % 2)
329        HKL = []
330        tries += 1
331        osmin = smin
332        oldA = A
333        OK,smin,A = FitHKL(ibrav,peaks,A,Pwr)
334        if min(A[:3]) <= 0:
335            A = oldA
336            OK = False
337            break
338        if OK:
339            HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,A)
340        if len(HKL) == 0: break                         #absurd cell obtained!
341        rat = (osmin-smin)/smin
342        if abs(rat) < 1.0e-5 or not OK: break
343        if tries > maxTries: break
344    if OK:
345        OK,smin,A = FitHKL(ibrav,peaks,A,2)
346        Peaks = np.array(peaks).T
347        H = Peaks[4:7]
348        Peaks[8] = 1./np.sqrt(G2lat.calc_rDsq(H,A))
349        peaks = Peaks.T
350       
351    M20,X20 = calc_M20(peaks,HKL)
352    return len(HKL),M20,X20,A
353       
354def findBestCell(dlg,ncMax,A,Ntries,ibrav,peaks,V1):
355# dlg & ncMax are used for wx progress bar
356# A != 0 find the best A near input A,
357# A = 0 for random cell, volume normalized to V1;
358# returns number of generated hkls, M20, X20 & A for best found
359    mHKL = [3,3,3, 5,5, 5,5, 7,7,7,7, 9,9, 10]
360    dmin = getDmin(peaks)-0.05
361    amin = 2.5
362    amax = 5.*getDmax(peaks)
363    Asave = []
364    GoOn = True
365    if A:
366        HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,A[:])
367        if len(HKL) > mHKL[ibrav]:
368            IndexPeaks(peaks,HKL)
369            Asave.append([calc_M20(peaks,HKL),A[:]])
370    tries = 0
371    while tries < Ntries:
372        if A:
373            Anew = ranAbyR(ibrav,A[:],tries+1,Ntries,ran2axis)
374            if ibrav in [11,12,13]:
375                Anew = ranAbyR(ibrav,A[:],tries/10+1,Ntries,ran2axis)
376        else:
377            Anew = ranAbyV(ibrav,amin,amax,V1)
378        HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,Anew)
379       
380        if IndexPeaks(peaks,HKL) and len(HKL) > mHKL[ibrav]:
381            Lhkl,M20,X20,Anew = refinePeaks(peaks,ibrav,Anew)
382            Asave.append([calc_M20(peaks,HKL),Anew[:]])
383            if ibrav == 9:                          #C-centered orthorhombic
384                for i in range(2):
385                    Anew = rotOrthoA(Anew[:])
386                    Lhkl,M20,X20,Anew = refinePeaks(peaks,ibrav,Anew)
387                    HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,Anew)
388                    IndexPeaks(peaks,HKL)
389                    Asave.append([calc_M20(peaks,HKL),Anew[:]])
390            elif ibrav == 11:                      #C-centered monoclinic
391                Anew = swapMonoA(Anew[:])
392                Lhkl,M20,X20,Anew = refinePeaks(peaks,ibrav,Anew)
393                HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,Anew)
394                IndexPeaks(peaks,HKL)
395                Asave.append([calc_M20(peaks,HKL),Anew[:]])
396        else:
397            break
398        Nc = len(HKL)
399        if Nc >= ncMax:
400            GoOn = False
401        elif dlg:
402            GoOn = dlg.Update(Nc)[0]
403            if not GoOn:
404                break
405        tries += 1   
406    X = sortM20(Asave)
407    if X:
408        Lhkl,M20,X20,A = refinePeaks(peaks,ibrav,X[0][1])
409        return GoOn,Lhkl,M20,X20,X[0][1]
410    else:
411        return GoOn,0,0,0,Anew
412       
413def monoCellReduce(ibrav,A):
414    a,b,c,alp,bet,gam = G2lat.A2cell(A)
415    G,g = G2lat.A2Gmat(A)
416    if ibrav in [11]:
417        u = [0,0,-1]
418        v = [1,0,2]
419        anew = math.sqrt(np.dot(np.dot(v,g),v))
420        if anew < a:
421            cang = np.dot(np.dot(u,g),v)/(anew*c)
422            beta = acosd(-abs(cang))
423            A = G2lat.cell2A([anew,b,c,90,beta,90])
424    else:
425        u = [-1,0,0]
426        v = [1,0,1]
427        cnew = math.sqrt(np.dot(np.dot(v,g),v))
428        if cnew < c:
429            cang = np.dot(np.dot(u,g),v)/(a*cnew)
430            beta = acosd(-abs(cang))
431            A = G2lat.cell2A([a,b,cnew,90,beta,90])
432    return A
433
434def DoIndexPeaks(peaks,inst,controls,bravais):
435   
436    delt = 0.005                                     #lowest d-spacing cushion - can be fixed?
437    amin = 2.5
438    amax = 5.0*getDmax(peaks)
439    dmin = getDmin(peaks)-delt
440    bravaisNames = ['Cubic-F','Cubic-I','Cubic-P','Trigonal-R','Trigonal/Hexagonal-P',
441        'Tetragonal-I','Tetragonal-P','Orthorhombic-F','Orthorhombic-I','Orthorhombic-C',
442        'Orthorhombic-P','Monoclinic-C','Monoclinic-P','Triclinic']
443    tries = ['1st','2nd','3rd','4th','5th','6th','7th','8th','9th','10th']
444    N1s = [1,1,1,   5,5,  5,5, 50,50,50,50,  50,50, 200]
445    N2s = [1,1,1,   2,2,  2,2,     2,2,2,2,   2,2,   4]
446    Nm  = [1,1,1,   1,1,  1,1,     1,1,1,1,   2,2,   4]
447    Nobs = len(peaks)
448    wave = inst[1]
449    if len(inst) > 10:
450        zero = inst[3]
451    else:
452        zero = inst[2]
453    print "%s %8.5f %6.3f" % ('wavelength, zero =',wave,zero)
454    print "%s %8.3f %8.3f" % ('lattice parameter range = ',amin,amax)
455    ifzero,maxzero,ncno = controls[:3]
456    ncMax = Nobs*ncno
457    print "%s %d %s %d %s %d" % ('change zero =',ifzero,'Nc/No max =',ncno,' Max Nc =',ncno*Nobs)
458    cells = []
459    for ibrav in range(14):
460        begin = time.time()
461        if bravais[ibrav]:
462            print 'cell search for ',bravaisNames[ibrav]
463            print '      M20  X20  Nc       a          b          c        alpha       beta      gamma     volume      V-test'
464            V1 = controls[3]
465            bestM20 = 0
466            topM20 = 0
467            cycle = 0
468            while cycle < 5:
469                dlg = wx.ProgressDialog("Generated reflections",tries[cycle]+" cell search for "+bravaisNames[ibrav],ncMax, 
470                    style = wx.PD_ELAPSED_TIME|wx.PD_AUTO_HIDE|wx.PD_REMAINING_TIME|wx.PD_CAN_ABORT)
471                screenSize = wx.ClientDisplayRect()
472                Size = dlg.GetSize()
473                dlg.SetPosition(wx.Point(screenSize[2]-Size[0]-305,screenSize[1]+5))
474                try:
475                    GoOn = True
476                    while GoOn:                                                 #Loop over increment of volume
477                        N2 = 0
478                        while N2 < N2s[ibrav]:                                  #Table 2 step (iii)               
479                            if ibrav > 2:
480                                if not N2:
481                                    A = []
482                                    GoOn,Nc,M20,X20,A = findBestCell(dlg,ncMax,A,Nm[ibrav]*N1s[ibrav],ibrav,peaks,V1)
483                                if A:
484                                    GoOn,Nc,M20,X20,A = findBestCell(dlg,ncMax,A[:],N1s[ibrav],ibrav,peaks,0)
485                            else:
486                                GoOn,Nc,M20,X20,A = findBestCell(dlg,ncMax,0,Nm[ibrav]*N1s[ibrav],ibrav,peaks,V1)
487                            if Nc >= ncMax:
488                                GoOn = False
489                                break
490                            elif 3*Nc < Nobs:
491                                N2 = 10
492                                break
493                            else:
494                                if not GoOn:
495                                    break
496                                if M20 > 1.0:
497                                    bestM20 = max(bestM20,M20)
498                                    A = halfCell(ibrav,A[:],peaks)
499                                    if ibrav in [12]:
500                                        A = monoCellReduce(ibrav,A[:])
501                                    HKL = G2lat.GenHBravais(dmin,ibrav,A)
502                                    IndexPeaks(peaks,HKL)
503                                    a,b,c,alp,bet,gam = G2lat.A2cell(A)
504                                    V = G2lat.calc_V(A)
505                                    print "%10.3f %3d %3d %10.5f %10.5f %10.5f %10.3f %10.3f %10.3f %10.2f %10.2f" % (M20,X20,Nc,a,b,c,alp,bet,gam,V,V1)
506                                    if M20 >= 2.0:
507                                        cells.append([M20,X20,ibrav,a,b,c,alp,bet,gam,V,False])
508                            if not GoOn:
509                                break
510                            N2 += 1
511                        if ibrav < 11:
512                            V1 *= 1.1
513                        elif ibrav in range(11,14):
514                            V1 *= 1.05
515                        if not GoOn:
516                            if bestM20 > topM20:
517                                topM20 = bestM20
518                                if cells:
519                                    V1 = cells[0][9]
520                                else:
521                                    V1 = 25
522                                ncMax += Nobs
523                                cycle += 1
524                                print 'Restart search, new Max Nc = ',ncMax
525                            else:
526                                cycle = 10
527                finally:
528                    dlg.Destroy()
529            print '%s%s%s%s'%('finished cell search for ',bravaisNames[ibrav], \
530                ', elapsed time = ',G2lat.sec2HMS(time.time()-begin))
531           
532    if cells:
533        cells = sortM20(cells)
534        cells[0][-1] = True
535        return True,dmin,cells
536    else:
537        return False,0,0
538       
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.