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ReciPro è un software cristallografico multifunzione, gratuito e open source, dotato di interfaccia grafica. Offre un accesso immediato a funzioni per esplorare banche dati cristallografiche, visualizzare strutture cristalline e impostazioni del goniometro, simulare figure di diffrazione e immagini di microscopia ad alta risoluzione e analizzare dati di diffrazione. Queste funzioni sono collegate tra loro da un'interfaccia intuitiva e i risultati vengono visualizzati in modo sincrono, quasi in tempo reale. ReciPro è di aiuto a un'ampia platea di cristallografi (principianti compresi) che si occupano di diffrazione di raggi X, elettroni e neutroni e di TEM.
ReciPro è sviluppato con continuità dal 2002 ed è disponibile su GitHub da marzo 2020. È stato scaricato oltre 27.000 volte da GitHub ed è utilizzato da centinaia di utenti in più di una dozzina di laboratori universitari e aziendali.
Consulta il manuale per imparare a usarlo!
Recipro_Demo.mp4
ReciPro è sviluppato da Seto Y. e Ohtsuka M.. Le funzioni e gli algoritmi sono presentati nell'articolo.
Se utilizzi ReciPro in lavori accademici, usa il collegamento Cite this repository presente nella pagina del repository GitHub. I metadati di citazione sono forniti da CITATION.cff e la citazione preferita è il seguente articolo:
Se opportuno, è possibile citare anche il repository del software:
- Repository: https://github.com/seto77/ReciPro
- Versioni: https://github.com/seto77/ReciPro/releases/latest
- Scarica ReciPro-setup.msi (collegamento diretto alla versione più recente) ed eseguilo. Lo trovi anche nella pagina delle versioni. (Fino alla v.4.939 il programma di installazione si chiamava ReciProSetup.msi.)
- ReciPro funziona su Windows con .Net Desktop Runtime 10.0 (NON .Net Runtime 10.0), installabile da qui.
- Se non puoi eseguire un programma di installazione (ad esempio su PC con permessi limitati), nella pagina delle versioni è disponibile anche un pacchetto ZIP portatile (ReciPro-v.X.XXX.zip): autosufficiente, senza installazione e senza runtime .NET — basta estrarlo ed eseguirlo.
- ReciPro è distribuito con licenza MIT (chiunque può usarlo, modificarlo e ridistribuirlo liberamente).
- Per lo stato della firma del codice e la verifica del programma di installazione, vedi la politica di firma del codice.
- Per i componenti e i dati di terze parti inclusi o referenziati, vedi le note sulle terze parti.
- ReciPro supporta ufficialmente solo Windows, ma è stato segnalato il suo funzionamento su macOS (Apple Silicon) combinando il pacchetto ZIP portatile con il wrapper Wine Sikarugir e il driver OpenGL Mesa3D, senza licenza Windows né macchina virtuale.
- Vedi la guida passo passo pubblicata da Ryo Fukushima (JAMSTEC): https://github.com/Ryo-fkushima/ReciPro_macOS_memo
- Questa configurazione non è supportata ufficialmente né completamente verificata. Una limitazione nota è che alcuni simboli (Å, apici, frecce) possono essere visualizzati in modo errato.
- I simboli visualizzati male si possono correggere installando nel prefisso Wine font con ampia copertura di glifi (DejaVu Sans/Serif e Noto Sans CJK JP per l'interfaccia giapponese): ReciPro rileva l'ambiente Wine e passa automaticamente a tali font. Per i dettagli vedi la risoluzione dei problemi.
- Scarica ReciPro esclusivamente dalla pagina ufficiale GitHub Releases: https://github.com/seto77/ReciPro/releases/latest
- Su alcuni sistemi Windows, Microsoft Defender SmartScreen o Smart App Control possono mostrare un avviso prima dell'esecuzione del programma di installazione. Ciò può accadere con software di ricerca compilato di recente o diffuso in ambiti ristretti, e l'avviso di per sé non significa necessariamente che il programma di installazione sia dannoso.
- Se desideri verificare personalmente il file scaricato, puoi analizzarlo con un servizio multimotore come VirusTotal.
Dalla v.4.942 gli artefatti di rilascio (il programma di installazione ReciPro-setup.msi e l'eseguibile portatile ReciPro.exe) vengono firmati con Windows Authenticode nell'ambito della pipeline di rilascio automatizzata, e ogni richiesta di firma viene esaminata e approvata manualmente dal manutentore prima della pubblicazione. Consulta CODE_SIGNING.md per la politica completa, compresi l'ambito della firma, la verifica di un programma di installazione e la segnalazione di artefatti sospetti.
ReciPro è un'applicazione desktop locale. Non raccoglie, memorizza né trasmette dati personali o di utilizzo e non contiene telemetria o analisi. Dopo l'installazione funziona completamente offline.
Le uniche connessioni di rete effettuate da ReciPro sono download facoltativi avviati dall'utente e nessuno di essi carica i tuoi dati:
- Controlla aggiornamenti (comando di menu): confronta la versione installata con l'ultima release su GitHub e, se lo desideri, scarica il nuovo programma di installazione dalla pagina ufficiale GitHub Releases.
- Banca dati COD (Crystallography Open Database): scaricata al primo utilizzo (~880 MB) dal mirror GitHub dell'autore e poi usata offline.
- Libreria Intel MKL (accelerazione facoltativa): scaricata (~55 MB) da nuget.org solo se attivi l'opzione Use MKL, per velocizzare i calcoli di diffrazione dinamica.
La banca dati AMCSD inclusa e tutte le funzioni principali funzionano interamente offline.
- Manuale online (inglese / giapponese): https://seto77.github.io/ReciPro/it/
- Versione giapponese: https://yseto.net/soft/recipro
- AMCSD (American Mineralogist Crystal Structure Database): oltre 21.000 strutture cristalline integrate e disponibili subito dopo l'installazione.
- La banca dati è fortemente compressa (~5 MB) ed è inclusa nel file di installazione, quindi è utilizzabile anche in ambienti offline.
- I cristalli si possono cercare per nome, composizione chimica, parametri reticolari, densità, simmetria ed elementi contenuti.
- Riferimento: Downs & Hall-Wallace, 2003, American Mineralogist 88, 247-250
- COD (Crystallography Open Database): sono disponibili anche circa 525.000 strutture cristalline, inclusi cristalli organici.
- Scaricata automaticamente al primo utilizzo (~880 MB) e successivamente disponibile offline.
- Riferimenti: Gražulis et al., 2009, J. Appl. Cryst. 42, 726-729; Gražulis et al., 2012, Nucleic Acids Res. 40, D420-D427
- Importazione ed esportazione di file in formato CIF e AMC.
- Sono supportate 530 notazioni di gruppi spaziali: 230 impostazioni standard ITA + 300 impostazioni di assi non standard.
- Condizioni generali (regole di estinzione), posizioni di Wyckoff e molteplicità di tutti i gruppi spaziali.
- Calcolo geometrico della periodicità e/o degli angoli tra piani e/o assi.
- Generazione delle posizioni atomiche equivalenti.
- Conversione agevole tra impostazioni di assi non standard (ad es. da Pbnm a Pnma) e traslazioni dell'origine.
- Lunghezza d'onda ed energia dei raggi X caratteristici da 1H a 98Cf.
- Fattori di scattering atomico per raggi X, elettroni e neutroni.
- Visualizzazione 3D delle strutture cristalline basata sull'architettura OpenGL (GLSL).
- Disegna atomi, legami, poliedri di coordinazione, celle elementari, piani reticolari, superfici di contorno ed etichette di legenda.
- Anche strutture complesse con decine di migliaia di atomi vengono disegnate fluidamente in tempo reale.
- I colori e le dimensioni predefiniti degli atomi sono compatibili con VESTA.
- L'intervallo di disegno può essere specificato in multipli della cella elementare oppure tramite indici di un piano cristallino e distanza dal centro.
- Abiti cristallini arbitrari possono essere rappresentati colorando le facce di contorno.
- È possibile visualizzare qualsiasi piano reticolare, il che aiuta i principianti a comprendere il concetto di piano reticolare nei fenomeni di diffrazione.
- Rotazione, spostamento e zoom si controllano liberamente con il mouse.
- Facendo clic su un atomo vengono mostrati distanze e angoli di legame con gli atomi vicini.
- Lo stato di rotazione si riflette immediatamente nelle altre finestre funzionali (proiezione stereografica, simulatore di diffrazione, ecc.).
- Il codificatore video integrato (Windows Media Foundation) può generare video di animazioni di rotazione (MP4 H.264/H.265) per le presentazioni.
- Riporta piani e assi cristallini su una proiezione stereografica.
- Sono supportate sia la proiezione equiangolare (reticolo di Wulff) sia quella equivalente (reticolo di Schmidt), con paralleli e meridiani.
- Gli indici possono essere specificati per intervallo numerico o con valori specifici.
- È possibile visualizzare cerchi massimi specificando gli assi di zona.
- Gli oggetti disegnati possono essere salvati o copiati in formato vettoriale per poi essere modificati senza perdita di risoluzione.
- Visualizzazione 3D della geometria della proiezione stereografica a scopo didattico.
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Simula figure di diffrazione da cristallo singolo per sorgenti di raggi X, elettroni e neutroni.
- L'energia cinetica del fascio incidente è liberamente configurabile.
- Sono integrate le energie dei raggi X caratteristici da 1H a 98Cf.
- L'area rappresentata è definita dalla risoluzione dell'immagine (dimensione del pixel) e dalla lunghezza di camera.
- Sono supportate anche geometrie con rivelatore inclinato.
- È supportata la sovrapposizione di immagini acquisite sperimentalmente.
- La rotazione del cristallo (condizione di diffrazione) è controllabile e si sincronizza immediatamente con le altre finestre.
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Diffrazione policristallina: simulazione degli anelli di Debye assumendo un campione policristallino.
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Camera di precessione (raggi X): simulazione di figure da camera di precessione della zona di Laue di ordine zero.
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Camera di Laue in retrodiffusione (raggi X): simulazione di figure di Laue in retrodiffusione.
- Disponibile per tutte le sorgenti (raggi X, elettroni, neutroni).
- Le intensità di diffrazione sono stimate dal quadrato del modulo del fattore di struttura cristallina e dall'errore di eccitazione.
- Sono inclusi gli effetti del fattore di Debye-Waller sulle intensità di diffrazione.
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Basata sul metodo delle onde di Bloch (Bethe, 1928), che consente orientazioni cristalline flessibili senza vincoli su assi di zona a basso indice.
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Sono disponibili due approcci di calcolo:
- Metodo degli autovalori di Bethe: diagonalizzazione matriciale per autovalori/autovettori degli autostati di Bloch. Adatto quando si varia lo spessore del campione.
- Metodo della matrice di scattering: calcolo diretto degli esponenziali di matrice con il metodo scaling and squaring e approssimazione di Padé. Adatto per calcoli rapidi a spessore singolo.
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L'algoritmo più veloce e la libreria matematica migliore (Eigen, Intel MKL o Math.NET) vengono selezionati automaticamente.
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Il potenziale di assorbimento dovuto allo scattering diffuso termico (TDS) è calcolato analiticamente per garantire prestazioni elevate.
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SAED (diffrazione elettronica ad area selezionata): simulazione della diffrazione elettronica a fascio parallelo con effetti di scattering dinamico.
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PED (diffrazione elettronica in precessione): simula figure PED specificando l'angolo di precessione e la risoluzione angolare azimutale. Utile per l'analisi strutturale e per ottimizzare condizioni PED quasi cinematiche.
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CBED (diffrazione elettronica a fascio convergente): simula figure CBED con semiangolo di convergenza e numero di suddivisioni definiti dall'utente. È supportata la simulazione al variare dello spessore per determinare lo spessore del campione.
- Figure CBED mediate sulla posizione (PACBED).
- Simulazione CBED a grande angolo (LA-CBED).
- Simulazione di immagini di microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione nello stesso quadro teorico delle onde di Bloch.
- I parametri ottici (tensione di accelerazione, coefficiente di aberrazione sferica, defocus, spessore del campione, ecc.) si impostano dall'interfaccia grafica.
- Sono integrati preset di parametri ottici TEM tipici, richiamabili con il tasto destro del mouse.
- Due modelli di formazione dell'immagine per la coerenza parziale:
- Teoria lineare del trasferimento di contrasto: costo computazionale ridotto; adatta a campioni sottili che soddisfano l'approssimazione di oggetto di fase debole.
- Teoria non lineare del trasferimento di contrasto (modello TCC): basata sul coefficiente incrociato di trasmissione del primo ordine (Ishizuka, 1980); affidabile anche per campioni più spessi e materiali a numero atomico elevato.
- È possibile tracciare la funzione di trasferimento di contrasto con le funzioni di inviluppo.
- Le serie di immagini spessore-defocus possono essere calcolate simultaneamente.
- In condizioni standard il calcolo si completa tipicamente in meno di un secondo.
- Simulazione di immagini di microscopia elettronica a trasmissione a scansione.
- Modalità di imaging in campo chiaro (BF), campo scuro anulare (ADF) e campo scuro anulare ad alto angolo (HAADF).
- Il fascio convergente è trattato come sovrapposizione di molte onde piane con calcolo accurato delle sovrapposizioni.
- Gli elettroni diffusi anelasticamente sono calcolati con il modello del potenziale assorbente.
- È possibile generare serie di immagini spessore-defocus.
- Indicizzazione semiautomatica degli spot di diffrazione per figure SAED sperimentali.
- Spot ID v1: cerca gli assi di zona a partire dalla configurazione geometrica (distanze e angoli) degli spot di diffrazione. Supporta l'analisi simultanea di 2-3 immagini.
- Spot ID v2: importa direttamente le immagini delle figure SAED.
- Supporta i formati di immagine più diffusi: TIFF (.tif), Digital Micrograph 3/4 (.dm3, .dm4) e altri.
- Rilevamento e fitting automatici degli spot di diffrazione con funzioni pseudo-Voigt 2D.
- Ricerca esaustiva delle orientazioni cristalline compatibili con la disposizione dei vettori del reticolo reciproco.
- Determinazione accurata anche di assi di zona di ordine elevato.
- Collega gli angoli di Eulero di ReciPro al goniometro in laboratorio.
- Indica come ruotare il goniometro per ottenere l'orientazione cristallina desiderata (ad es. un asse di zona a basso indice).
- Supporta definizioni arbitrarie del goniometro.
- Script macro con sintassi Python per automatizzare le operazioni.
- Esempio: ruotare un cristallo a passi di 1° e salvare a ogni passo le figure di diffrazione o le immagini STEM.
- Le funzioni specifiche di ReciPro sono disponibili nello spazio dei nomi "ReciPro".
- Esempi d'uso sono disponibili nel manuale.
- Simulatore del percorso elettronico: simulazione Monte Carlo del percorso degli elettroni nei materiali.
- EBSD (diffrazione di elettroni retrodiffusi): in fase di sviluppo.
- Scritto in C++, C# e OpenGL Shading Language (GLSL).
- Parallelizzazione multithread per calcoli ad alte prestazioni su CPU moderne con molti core.
- Tutte le finestre funzionali si aggiornano in modo sincrono e in tempo reale quando cambia l'orientazione del cristallo.
- Utilizza un sistema di coordinate cartesiane destrorso (X: destra, Y: alto, Z: fronte) con la convenzione degli angoli di Eulero Z–X–Z.
- Le definizioni delle coordinate sono compatibili con i software EBSD di Thermo Fisher Scientific.
- Articolo sul software con revisione paritaria: Seto, Y. & Ohtsuka, M. (2022), Journal of Applied Crystallography, 55, 397-410.
- Articoli che lo citano: articoli citanti su Google Scholar.
- Attenzione all'articolo: dettagli Altmetric.
| Indicatore | Valore principale |
|---|---|
| Download totali da GitHub | oltre 27.000 download |
| Citazioni su Google Scholar | oltre 170 citazioni |
| Citazioni su Dimensions | oltre 160 citazioni |
| Lettori su Mendeley | oltre 90 lettori |
