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Development of a software system for treatment of powder X-ray diffraction data based on deconvolution-convolution procedures

Research Project

Project/Area Number 19H02747
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Ida Takashi  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80232388)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
KeywordsX線回折 / 粉末X線回折 / 半導体X線検出器 / 粉末X線回折 / 一次元半導体X線検出器 / 連続走査積算測定 / 装置収差 / 解析幾何学モデル / シリコンストリップ検出器 / 畳み込み / 逆畳み込み / 赤道収差 / X線回折 / 化学分析 / 組織評価 / 数値解析 / 材料設計
Outline of Research at the Start

物質の同定・定性分析を主な目的とする粉末X線回折ユーザーに,直観的に受け入れられやすい有効な情報を提供するためのソフトウェア・システムを製作する。粉末X線回折測定によって得られるデータに現れる回折ピークは,装置収差によって位置がずれ,非対称な形状に変形しているが,数学的なモデルと高速な数値計算アルゴリズムを利用してこれらを自動修正する。また,X線源の経時劣化により出現する偽ピークは,標準試料を用いた較正実験データによって自動除去するためのパラメーターを取得する。これらの操作を自動的に遂行する汎用性の高い方法論を構築する。

Outline of Final Research Achievements

The applicant has derived arithmetic models and efficent algorithms about the equatorial aberration of laboratory X-ray diffraction measurement systems attached with semiconductor X-ray detectors, and also developed practical application softwares for analysis of powder diffraction data.
The applicant is planning the development of analytical methods for small molecular compounds including pharmaceuticals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

粉末X線回折測定は,天然鉱物や金属・セラミックス等の実用材料,医薬品の分析等に広く用いられる分析手法である。2000 年代から実験室型の粉末X線回折測定装置にアレイ型 PIN フォトダイオードをセンサーとするX線検出システムが搭載されるようになり,粉末X線回折測定システムのパフォーマンスが飛躍的に向上することになった。しかし,従来型の測定装置とはわずかに実質的な部品配置が異なることにより,従来用いられた理論モデルを使うことができない一方で,正しい理論モデルの提案されていない状況が続いていた。本研究はこの問題を解消し,現代的な粉末X線回折測定技術の理論的な基盤の整備を実現した意義がある。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Convolution and deconvolutional treatment on sample transparency aberration in Bragg-Brentano geometry2022

    • Author(s)
      Takashi Ida
    • Journal Title

      Powder Diffraction

      Volume: 37 Issue: 1 Pages: 13-21

    • DOI

      10.1017/s0885715622000021

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous series of symmetric peak profile functions determined by standard deviation and kurtosis2021

    • Author(s)
      Takashi Ida
    • Journal Title

      Powder Diffraction

      Volume: 36 Issue: 4 Pages: 222-232

    • DOI

      10.1017/s0885715621000567

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equatorial aberration for powder diffraction data collected by continuous scan of a silicon strip X-ray detector2021

    • Author(s)
      Takashi Ida
    • Journal Title

      Powder Diffraction

      Volume: 36 Issue: 3 Pages: 169-175

    • DOI

      10.1017/s0885715621000403

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equatorial aberration of powder diffraction data collected with an Si strip X-ray detector by a continuous-scan integration method2020

    • Author(s)
      T. Ida
    • Journal Title

      J. Appl. Crystallogr.

      Volume: 53 Issue: 3 Pages: 679-685

    • DOI

      10.1107/s1600576720005130

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Effect of finite width of specimen on sample transparency aberration in Bragg-Brentano geometry2022

    • Author(s)
      Takashi Ida
    • Organizer
      Denver X-ray Conference
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  • [Presentation] 集中法反射型粉末回折測定における有限厚さ試料の透過性の効果2021

    • Author(s)
      井田隆
    • Organizer
      日本結晶学会
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      T. Ida
    • Organizer
      Denver X-ray Conference
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  • [Presentation] シリコンストリップ型X線検出器の連続走査積算により収集された粉末回折データにおける赤道収差2020

    • Author(s)
      井田隆
    • Organizer
      日本結晶学会年会2020年度年会
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  • [Remarks] 粉末回折データ前処理アプリ exterm3

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      http://takashiida.floppy.jp/en/download/exterm3/

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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