SDPD Internet Course


Introduction

 
Bienvenue, nous espérons que ce cours vous sera d'une grande utilité et que vous le trouverez intéressant.

Chaque semaine vous seront proposées des textes à lire, des logiciels à (télé)charger, installer et tester, des exercices avec solutions et finalement des problèmes à résoudre. Les corrections officielles seront fourrnies dès que vous aurez envoyé vos propositions de solutions. Vous recevrez alors les prochaines instructions.

Vous pouvez contacter les enseignants à tout moment par email pour obtenir de l'aide ou bien pour discuter de points du cours. Si vous avez besoin de deux semaines (ou plus) au lieu d'une pour terminer une session de cours avant de passer à la suivante, cela est tout à fait possible, car la durée totale annoncée de 12 semaines n'est qu'un minimum suggéré.

Meilleurs souhaits de réussite,

Alain Jouanneaux
Yvon Laligant
Armel Le Bail

P.S. 0 - Les liens hypertexte pointent soit vers des documents internes au CD-ROM soit vers des documents externes. Vous n'aurez accès aux documents externes que si votre PC est connecté à Internet.

P.S. 1 - Avant de commencer, vous pourriez être intéressé par la lecture de documents (en anglais) à propos de l'EAD (Enseignement à Distance) : "Studentsí frustrations with a Web-based Distance Education Course: A Taboo Topic in the Discourse", et la liste des questions fréquemment posées du Newsgroup  alt.education.distance FAQ (Frequently Asked Questions).

P.S. 2 - Une évaluation de ce cours et de ses enseignants peut être proposée sur l'Internet à : teacherReviews.com (utiliser de préférence le butineur Internet Explorer).


Semaine 1

Conditions d'enregistrement des diagrammes de poudre, identification de phase, banques de données spécifiques.


Recommendations avant de commencer

Si ce n'est pas déjà fait :

Souscrivez à la SDPD Mailing List.
Souscrivez à la Rietveld Mailing List.
Familiarisez-vous avec les Newsgroups sci.techniques.xtallography, et  bionet.xtallography et plaignez vous à alt.education.distance.
N'hésitez pas à contribuer aux discussions ou à demander de l'aide.

Des lettres gratuites d'information relatives à la cristallographie en général ou même à la cristallographie des poudres en particulier sont distribuées, il suffit de s'abonner à : IUCr CPD Newsletter et à  IUCr general Newsletter.

Ajoutez le site Internet de l' IUCr (International Union of Crystallography) à  vos signets et visitez régulièrement sa page d'actualités pour être informé de la sortie ou de la mise à jour de logiciels (etc) (page "quoi de neuf" :  What is New).

Si vous pensez que vos connaissances en cristallographie nécessitent un dépoussiérage, visitez les sites de ressource en éducation : Educational Resources IUCr Web page. Essayez d'en apprendre plus à partir des didacticiels disponibles.

Toutes les ressources ci-dessus sont gratuites d'accès, à condition d'être connecté à Internet.

Ayez à portée de main les livres essentiels suivants, si possible (ils seront numérotés B1, B2, etc tout au long du cours). En couverture souple, certains de ces livres sont bon-marché (B2, B4...), mais d'autres sont excessivement chers.

B1- Introduction to X-ray Powder Diffractometry
Ron Jenkins and Robert L. Snyder
Volume 138 of Chemical Analysis, Ed. J.D. Winefordner
Wiley-Interscience, 1996.

B2 - Modern Powder Diffraction
Reviews in Mineralogy, Volume 20
D.L. Bish and J.E. Post, Editors
Mineralogical Society of America, 1989.

B3 - The Rietveld Method
IUCr Monographs on Crystallography - 5
R.A. Young, Editor
Oxford Science Publication, 1993.

B4 - Fundamentals of Crystallography
IUCr Texts on Crystallography -2
C. Giacovazzo, Editor
Oxford Science Publication, 1992.

B5 - X-ray Diffraction Procedures for Polycrystalline and Amorphous Materials
H.P Klug and L.E. Alexander
Wiley-Interscience, 1974, 2nd edition.

B6- Defects and Microstructure Analysis by Diffraction
R.L. Snyder, J. Fiala and H.J. Bunge,
IUCr Monographs on Crystallography, Vol 10,
Oxford Science Publications, 1999.

B7- Structure Determination from Powder Diffraction Data
W.I.F. David, K. Shankland, L.B. McCusker, and Ch Baerlocher,
IUCr Monographs on Crystallography, Vol 13,
Oxford Science Publications, 2002.

B8 - Diffraction Analysis of the Microstructure of Matter
E.J. Mittemeijer, P. Scardi (Eds)
Materials Science 68, Springer, 2004.

B9 - Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials
Vitalij K. Pecharsky, Peter Y. Zavalij 
Kluwer Academic Pub., 2003.

The two most recent :

B10 - Powder Diffraction - Theory and Practice
R.E. Dinnebier and S.J.L. Billinge (Eds)
RSC Publishing, 2008

B11 - Principles and Applications of Powder Diffraction
A. Clearfield, J. Reibenspies and N. Bhuvanesh (Eds)
Wiley, 2008


Lectures

1- Lisez les chapitres 1 à  2.1, inclus, du cours SDPD. Ou bien, accédez au texte de la conférence (en anglais) Kunming Workshop (part 1) qui utilise une présentation légèrement différente et est peut-être plus à jour. Quelques cas d'identification de phase sont présentés dans ces lectures. Voyez une conférence récente à propos des bases de données (fichier PowerPoint).

Si vous êtes en désaccord avec certaines explications du cours, n'hésitez pas à lancer une discussion par Email. Après tout, c'est peut-être vous qui avez raison. 

Jetez un coup d'oeil à la conférence (en anglais au CCP14) de L.M.D. Cranswick : Hints on Phase Identification Using Powder X-ray Diffraction.

Finalement, voyez comment les 30 participants du Search/Match Round Robin 2002 se sont débrouillé pour parvenir à identifier les phases présentes dans 4 échantillons. Vous pouvez tout à fait récupérer les données et essayer par vous-même.

Vous pouvez lire aussi les chapitres de livres suivants :

B1 : Chapitres 1 à 12. Bon d'accord, c'est presque tout le livre ! Mais vous possédez déjà probablement une grande partie des connaissances présentées dans ce livre, et pouvez passer outre certaines parties. 

La lecture de la conférence (en anglais) "Trends in Structure Determination by Powder Diffractometry", vous donnera un aperçu global du sujet "SDPD". Vous pouvez voir l'article complet au format PDF. Un autre texte de conférence peut vous être utile (également en anglais) : "Standard and special strategies in structure determination from powder data".

IMPORTANT :  N'oubliez jamais de consulter les questions fréquemment posées (= Frequently Asked Questions = FAQ - et les réponses) du SDPD Internet Course. Elles sont classées par semaine de cours.


Logiciels à télécharger

Theoriquement, vous devez déjà avoir à votre disposition, dans votre laboratoire (par exemple EVA au Laboratoire des Oxydes et Fluorures), un logiciel d'identification de phase (c'etait un des pré-requis pour une inscription à ce cours). Si ce n'est pas le cas, jetez un coup d'oeil sur la liste développée au CCP14 sur cette question.

Il est essentiel d'être capable de convertir des données de diffraction de poudre en un format quelconque qui peut vous être réclamé par un logiciel particulier. Avec ces logiciels de conversion, et pour donner un exemple, vous pourrez transformer en d'autres formats les fichiers avec extension  .raw ou .uxd produits par les diffractomètres Siemens/Bruker, distribués tout au long du cours SDPD.

Certains logiciels ci-dessous sont capables d'estimer les caractéristiques des pics de diffraction par ajustement de modèles, ou bien sont même capables de bien plus encore. Ils sont aussi capables d'ouvrir des données en des formats différents et de les sauvegarder sous d'autres formats. Notez que le format avec extension .raw est codé en binaire (non-lisible avec un éditeur de texte) tandis que le fichier .uxd est du texte (ASCII). Souvent, vous aurez à arranger des données au format texte sous une forme légèrement différente pour pouvoir utiliser un logiciel.  Par exemple, la stratégie retenue pour des données de diffraction synchrotron (ESRF...) qui doivent être examinées par le logiciel EVA (soit pour une identification de phase, soit pour une estimation de la position des pics) est la suivante : les données de type  X-Y (2 colonnes angle - intensité) sont lues par le logiciel Dat2rit capable de créer un fichier incomplet de type .uxd, à compléter en ajoutant manuellement le reste (longueur d'onde, etc) au début du fichier (ce qui peut être fait à l'aide de l'éditeur Microsoft Wordpad par un copié-collé à partir d'un autre fichier .uxd + quelques modifications). Ensuite, le logiciel XCH (Socabim/Bruker) est appliqué pour transformer ce fichier .uxd en un fichier .raw pouvant être lu par EVA. Pas si simple, mais c'est le genre de chose que vous serez amené à effectuer assez souvent si vous travaillez beaucoup en diffraction de poudre. Connaître un langage de programmation vous permettrait d'écrire vous-même des petits (ou pourquoi pas des gros) logiciels pour faire face à toutes les situations. 

La plupart du temps, les logiciels se présentent sous la forme d'un fichier .zip à décompresser sur le répertoire de votre choix. Ils sont généralement accompagnés d'un manuel - à consulter en cas de difficultés - et de données test. La première chose à faire est d'essayer les programmes sur ces données.

Vous pouvez trouver plus de détails à propos de ces logiciels de conversion sur une page du CCP14.

PowF par Ross Angel (PowF210.exe)

Convert ou Powder par Nita Dragoe - powder4.zip.

WinFIT par Stefan Krumm - winfit.zip.

ConvX par Mark Bowden - ConvX.zip.

PowderX par Cheng Dong - PowderX.zip.

Axrlec et Dat2rit par Armel Le Bail : traduisent quelques formats simples en fichiers .rit (lus par DMPLOT ou d'autres logiciels) et peuvent réaliser quelques opérations élémentaires sur des données de diffraction de poudre (ces logiciels sont distribués avec le code source Fortran).

Installez et testez ces programmes. Ensuite, sélectionnez ceux que vous préférez. La plupart de ces programmes sont livrés avec un manuel d'utilisation, sinon avec un didacticiel qui est souvent disponible au CCP14

Le cours SDPD se propose de donner des liens vers la totalité des logiciels disponibles (gratuits ou commerciaux). En conséquence, n'espérez pas obtenir de l'aide des enseignants sur tous les logiciels qui seront nommés tout au long du cours parce qu'il est tout simplement impossible de se familiariser totalement avec chacun d'entre eux. Si vous avez besoin d'aide pour un logiciel donné, le mieux est de contacter l'auteur en personne, après avoir soigneusement recherché si une réponse à la question n'existe pas dans le manuel d'utilisation.

Vous pouvez essayer de trouver encore plus de logiciels par vous-même, il en existe certainement (si vous en trouvez qui soient intéressants, prévenez-nous - merci).


Exercices

Ce qui est attendu de vous ici n'est pas toujours un résultat strictement exact, bien que cela doit être possible parfois, mais une estimation qui dépend de l'exhaustivité de la base de données (ICDD-PDF-2 ou PDF-4). Quoiqu'il en soit, un maximum de 10 lignes devrait suffire pour donner les résultats pour la totalité des 6 exercices ci-dessous.

1 - L'échantillon 1 a été synthétisé par réaction à 600+C, dans l'air, de CrO3 avec  La(CH3COO)3.9H2O. Le diagramme de diffraction a été enregistré au moyen d'un diffractométre de poudre Bruker D8 Advance, CuKalpha (sample1.raw, sample1.uxd, ces données devant été traduites en un autre format si votre logiciel d'identification de phase vous le réclame, ce changement de format faisant partie de l'exercice - cependant, les données sont également disponibles sous les formats Philips .rd et .udf ainsi que Rigaku .dat).

Essayez de proposer une identification de phase au moyen des bases de données JCPDS-ICDD PDF-2 ou PDF-4.

2 - L'échantillon 2 est obtenu en grattant un dépot blanc sur une vielle poterie contenant du vinaigre. Le diagramme de diffraction est enregistré au moyen d'un diffractomètre Siemens D500, CuKalpha (sample2.raw; sample2.uxd).

Identifiez ce dépot.

3 - Une série de 4 échantillons a été collectée par des géologues lors d'une expédition polaire aux iles Kerguelen. Les diagrammes de diffraction sont enregistrés au moyen d'un diffractomètre Siemens D500, CuKalpha (sample3.raw,
sample3.uxd; sample4.raw, sample4.uxd; sample5.raw, sample5.uxd; sample6.raw, sample6.uxd).

Essayez de proposer une identification pour chacun d'entre eux.


Aussitôt que nous recevrons vos solutions (ce qui peut prendre plus d'une semaine, à votre convenance puisque ce cours est asynchrone) les corrections officielles vous seront envoyées sous forme de fichier hypertexte (HTML) compressé par Winzip, ainsi que les instructions pour la session suivante du cours. Le programme utilisé pour la correction de la semaine 1 est EVA (Socabim/Bruker).

Les deux prochaines semaines seront réservées à l'indexation des diagrammes de poudre. Bonne chance !