DE102013102739B4 - Method of analyzing a multiphase, crystalline sample and a point-group-specific polyhedron - Google Patents

Method of analyzing a multiphase, crystalline sample and a point-group-specific polyhedron Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Polyeders, umfassend: – Auswahl einer Kristallklasse; – Erzeugen von zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Mustern auf den Polyederflächen eines regelmäßigen Würfels (2) oder einer hexagonalen Bipyramide (3) oder eines entsprechenden Schnittmusterbogens, derart, dass die Anordnung aller Symmetrieelemente der Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien der Muster auf den Polyederflächen repräsentiert wird, und dass alle kristallographisch äquivalenten Richtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung (21) beschrieben werden.A method for producing a polyhedron, comprising: - selecting a crystal class; - Creation of at least in a partial area asymmetrical patterns on the polyhedral surfaces of a regular cube (2) or a hexagonal bipyramid (3) or a corresponding pattern sheet, such that the arrangement of all symmetry elements of the crystal class is represented by corresponding symmetries of the patterns on the polyhedral surfaces, and that all crystallographically equivalent directions are described by the same, unique color according to a direction-dependent color coding (21).

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kristallographie und der Werkstoffwissenschaften.The invention is in the field of crystallography and materials science.

In der Kristallographie unterscheidet man zwischen sieben Kristallsystemen, die zumeist durch die Metrik eines Elementarzellenpolyeders definiert sind und sich durch die Kombinatorik von dreidimensional angeordneten Symmetrieelementen ergeben. Dabei ist bekannt, dass aus den 32 Möglichkeiten der Symmetrie-Element-Anordnung (32 Kristallklassen) nur 7 Elementarzellenpolyeder bzw. Kristallsysteme (triklin, monoklin, orthorhombisch, tetragonal, rhomboedrisch, hexagonal und kubisch) resultieren. Jeder dieser sieben Elementarzellenpolyeder repräsentiert daher mehrere Symmetrieelementkombinationen. In der Mineralogie und Kristallographie kann das daraus resultierende Problem der mehrdeutigen Interpretierbarkeit dadurch umgangen werden, dass mindestens eine sogenannte ”allgemeine Flächenform” zur Darstellung verwendet wird, die dann tatsächlich punktsymmetriespezifisch ist. Allerdings benötigen diese Flächenmodelle Körper mit bis zu 48 Flächen. Eine Verwendung derartiger Körper ist für die Materialuntersuchung mehrphasiger, kristalliner Proben mittels EBSD-Messungen (EBSD = Elektronenbeugung rückgestreuter Elektronen) oder Röntgenstrukturanalyse jedoch nicht praktikabel, da neben der hohen Flächenanzahl die kristallographische Indizierungen der Flächen der Körper sehr ähnlich ausfallen können, was bei niedrig-symmetrischen, kubischen Phasen zu Fehlinterpretationen führen kann. Außerdem sind Lehrmittelsätze mit entsprechenden Körpern (Polyedern), wie sie für die Ausbildung von Kristallographen, Mineralogen, Physikern, Chemikern, Materialwissenschaftlern etc. eingesetzt werden, sehr teuer.In crystallography one differentiates between seven crystal systems, which are mostly defined by the metric of a unit cell polyhedron and result from the combinatorics of three-dimensionally arranged symmetry elements. It is known that only 7 unit cell polyhedra or crystal systems (triclinic, monoclinic, orthorhombic, tetragonal, rhombohedral, hexagonal and cubic) result from the 32 possibilities of the symmetry element arrangement (32 crystal classes). Each of these seven unit cell polyhedra therefore represents several symmetry element combinations. In mineralogy and crystallography, the resulting problem of ambiguous interpretability can be circumvented by using at least one so-called "general surface shape" for representation, which is then actually point-symmetry-specific. However, these surface models require bodies with up to 48 surfaces. However, use of such bodies is impractical for material analysis of multiphase, crystalline samples by means of EBSD measurements (electron diffraction of backscattered electrons) or X-ray structure analysis, since in addition to the large number of surfaces, the crystallographic indexing of the surfaces of the bodies can be very similar, which symmetrical, cubic phases can lead to misinterpretations. In addition, teaching aids with corresponding bodies (polyhedrons), as used for the training of crystallographers, mineralogists, physicists, chemists, materials scientists, etc., are very expensive.

Polyeder mit farbigen oder gemusterten Polyederflächen werden in Puzzeln verwendet. So beschreibt die Druckschrift US 6 439 571 B1 ein magnetisches Puzzle mit Würfeln, die farbige, pyramidenstumpfförmige Ausstülpungen auf jeweils zwei diagonal angeordneten Quadranten ihrer Würfelflächen aufweisen. In der Druckschrift US 3 788 645 wird ein mathematisches Würfelpuzzle mit vier separaten Würfeln mit farbigen Würfelflächen beschrieben. Die Druckschrift US 4 600 199 beschreibt ein dreidimensionales Spielzeugpuzzle mit farbigen Polyederflächen. In der Druckschrift US 6 422 560 B1 wird ein Puzzlewürfel mit je einem Bild auf den Würfelflächen beschrieben. Ein Würfelpuzzle mit z. B. 27 Würfeln, die zweifarbige Muster auf den Würfelflächen aufweisen, und zu einem Würfel zusammengesetzt werden können, ist zudem aus der Druckschrift GB 2 461 888 A bekannt. Außerdem wird in der Druckschrift GB 2 373 738 A ein Puzzle-Würfel, der aus acht Quadern besteht und dessen Würfelseiten Bilder oder Muster aufweisen können, beschrieben. Die Druckschrift WO 2010/005 635 A2 beschreibt logische Puzzles auf der Basis von Polyederelementen, deren Polyederflächen farbliche Elemente aufweisen können. Die Druckschrift WO 2012/027 735 A1 beschreibt ein Würfel-Puzzle-Spiel aus miteinander verbundenen Tetraedern, deren Flächen gefärbt sein können. Die genannten Druckschriften beschäftigen sich jedoch nicht mit kristallographischen Fragestellungen bzw. der geeigneten Darstellung der Symmetrie-Element-Anordnungen.Polyhedra with colored or patterned polyhedron faces are used in puzzles. This is how the document describes US Pat. No. 6,439,571 B1 a magnetic puzzle with cubes that have colored, truncated pyramidal protuberances on each of two diagonally arranged quadrants of their cube faces. In the publication US 3,788,645 is a mathematical cube puzzle with four separate cubes with colored cubes described. The publication US 4,600,199 describes a three-dimensional toy puzzle with colored polyhedron surfaces. In the publication US Pat. No. 6,422,560 B1 a puzzle cube is described with one image on each cube surface. A cube puzzle with z. B. 27 cubes that have two-color pattern on the cube surfaces, and can be assembled into a cube, is also from the document GB 2 461 888 A known. In addition, in the document GB 2 373 738 A a puzzle cube consisting of eight cuboids and whose cube sides may have images or patterns described. The publication WO 2010/005 635 A2 describes logical puzzles based on polyhedron elements whose polyhedral surfaces can have colored elements. The publication WO 2012/027 735 A1 describes a cube-puzzle game of interconnected tetrahedrons whose surfaces can be colored. However, the cited documents do not deal with crystallographic issues or the appropriate representation of the symmetry element arrangements.

Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Polyeders gemäß Anspruch 1, ein punktgruppenspezifisches Polyeder gemäß Anspruch 3, ein Lehrmittelsatz gemäß Anspruch 4 und eine Verwendung von punktgruppenspezifischen Polyedern gemäß Anspruch 6 angegeben.Against this background, a method for producing a polyhedron according to claim 1, a punctiform specific polyhedron according to claim 3, a teaching aid set according to claim 4 and a use of point group specific polyhedra according to claim 6 are given.

Ein Satz von Polyedern kann für die Ausbildung von Kristallographen, Mineralogen, Physikern, Chemikern, Materialwissenschaftlern etc. eingesetzt werden. Ein Lehrmittelsatz umfasst für jede der 32 Kristallklassen ein Polyeder aus Polyederflächen mit Mustern, wobei die Muster zumindest in einem Teilbereich asymmetrisch sind.A set of polyhedra can be used to train crystallographers, mineralogists, physicists, chemists, materials scientists, and so on. For each of the 32 crystal classes, a set of teaching aids comprises a polyhedron of polyhedron surfaces with patterns, the patterns being asymmetric at least in a partial area.

Ein Lehrmittelsatz für die Ausbildung an Hoch- und Fachschulen umfasst für jede der 32 Kristallklassen ein Polyeder aus Polyederflächen mit Mustern, wobei die Muster zumindest in einem Teilbereich asymmetrisch sind. Typischerweise ist jeder der Polyeder durch ein spezielles Flächenmuster auf seinen Polyederflächen charakterisiert, das alle kristallographisch äquivalenten Ausrichtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung und die Ausrichtung aller Symmetrieelemente der jeweiligen Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien des speziellen Flächenmusters beschreibt. Anhand eines derartigen Satzes von Polyedern lassen sich die Symmetrieeigenschaften besonders gut vermitteln. Außerdem kann der Lehrmittelsatz wesentlich günstiger hergestellt werden als die üblicherweise verwendeten und vorzugsweise aus Holz gefertigten Kristallmodelle. Anstelle der komplexen Polyederkörper der üblicherweise verwendeten Kristallmodelle kommt der vorliegend beschriebenen Lehrmittelsatz mit 25 Würfeln und sieben achtflächigen Bipyramiden aus.A set of teaching aids for colleges and colleges includes for each of the 32 crystal classes a polyhedron of polyhedral surfaces with patterns, the patterns being asymmetric in at least one subset. Typically, each of the polyhedra is characterized by a particular surface pattern on its polyhedron surfaces that describes all crystallographically equivalent orientations by the same unique color corresponding to directional color coding and alignment of all the symmetry elements of the particular crystal class by corresponding symmetries of the particular surface pattern. By means of such a set of polyhedra, the symmetry properties can be conveyed particularly well. In addition, the teaching set can be made much cheaper than the commonly used and preferably made of wood crystal models. Instead of the complex polyhedron body of the commonly used crystal models of the teaching set described herein comes with 25 cubes and seven achtflächigen bipyramids.

Ein Verfahren zum Erzeugen eines Polyeders umfasst die Auswahl einer Kristallklasse und das Erzeugen von zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Mustern für die Polyederflächen eines regelmäßigen Würfels oder einer hexagonalen Bipyramide oder eines entsprechenden Schnittmusterbogens derart, dass die Anordnung aller Symmetrieelemente der jeweiligen Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien der Muster auf den Polyederflächen repräsentiert wird und dass alle kristallographisch äquivalenten Richtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung beschrieben werden. Das Erzeugen kann das Anwenden der Symmetrieelemente der Kristallklasse auf die asymmetrischen Muster umfassen. Dadurch, dass lediglich einfache Körper wie das regelmäßige Hexaeder (Würfel) oder eine hexagonale Bipyramide mit nur zwölf Polyederflächen – die in ihrer Form als Schnittfigur zweier um die Diagonale um 60° zueinander verdrehter Würfel auf das Hexaeder zurückführbar ist – verwendet werden, kann auf eine einfache und/oder kostengünstige Weise ein realer oder virtueller Satz von 32 punktgruppenspezifischen bzw. kristallklassenspezifischen Polyedern bereitgestellt werden.A method for generating a polyhedron comprises selecting a crystal class and generating at least in a subarea asymmetrical patterns for the polyhedral surfaces of a regular Cube or a hexagonal Bipyramide or a corresponding Schnittmusterbogens such that the arrangement of all the symmetry elements of the respective crystal class is represented by corresponding symmetries of the patterns on the polyhedral surfaces and that all crystallographically equivalent directions are described by the same, unique color according to a directional color coding. The generating may include applying the crystal class symmetry elements to the asymmetric patterns. The fact that only simple bodies such as the regular hexahedron (cube) or a hexagonal bipyramid with only twelve polyhedron faces - which can be traced back to the hexahedron in its shape as a sectional figure of two cubes twisted by the diagonal by 60 ° - can be used on one a simple and / or cost effective way of providing a real or virtual set of 32 point group specific or crystal class specific polyhedra.

Die Auswahl der Kristallklasse sowie die Darstellung des entsprechenden Polyeders kann von einem Probenanalysesystem wie einem EBSD-System vorgenommen werden. Beispielsweise kann der Polyeder auf einem angeschlossenen Bildschirm des Probenanalysesystems dargestellt werden.The selection of the crystal class as well as the representation of the corresponding polyhedron can be made by a sample analysis system such as an EBSD system. For example, the polyhedron can be displayed on a connected screen of the sample analysis system.

Gemäß noch einer Weiterbildung umfasst das Verfahren das Festlegen eines richtungsabhängigen Farbschlüssels für die ausgewählte Kristallklasse, z. B. eines entsprechenden RGB-Farbschlüssels, das Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster als Muster, die eine Kristallrichtung entsprechend des richtungsabhängigen Farbschlüssels darstellen, und das Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster auf den Polyederflächen des regelmäßigen Hexaeders bzw. der hexagonalen Bipyramide.According to yet another embodiment, the method comprises setting a direction-dependent color key for the selected crystal class, z. As a corresponding RGB color key, generating the asymmetric at least in a partial area pattern as patterns representing a crystal direction corresponding to the directional color key, and generating the asymmetric at least in a partial area pattern on the polyhedral surfaces of the regular hexahedron or the hexagonal bipyramid ,

Bei der Herstellung realer punktgruppenspezifischer Polyeder kann das Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster auf den Polyederflächen bspw. durch Drucken oder Laminieren erfolgen. Dadurch können die punktgruppenspezifischen Polyeder sehr kostengünstig hergestellt werden. Das Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster kann auch auf einem dem regelmäßigen Hexaeder oder der hexagonalen Bipyramide entsprechenden Schnittbogen, z. B. durch Aufdrucken, erfolgen.In the production of real point group-specific polyhedra, the production of the asymmetrical patterns, at least in one subarea, on the polyhedral surfaces can take place, for example, by printing or laminating. As a result, the point-group-specific polyhedra can be produced very inexpensively. The generation of the asymmetric at least in a partial area pattern can also be on a the regular hexahedron or the hexagonal bipyramid corresponding cut arc, z. B. by imprinting done.

Dadurch können die punktgruppenspezifischen Polyeder außerordentlich kostengünstig hergestellt werden und so bspw. Studenten als Satz von 32 bedruckten Schnittmusterbögen zur Verfügung gestellt werden. Es ist aber auch möglich die punktgruppenspezifischen Polyeder in einem 3D-Drucker zu erzeugen.As a result, the point group specific polyhedra can be made extremely inexpensive and so, for example, students are provided as a set of 32 printed pattern sheets. However, it is also possible to generate the point group-specific polyhedra in a 3D printer.

Ein punktgruppenspezifisches Polyeder umfasst Polyederflächen mit farbkodierten Mustern, wobei die Muster zumindest in einem Teilbereich asymmetrisch sind. Dabei sind die Muster auf den Polyederflächen charakteristisch für die eindeutige Anordnung der Symmetrieelemente einer Kristallklasse. Ein derartiges Polyeder kann auf einem Bildschirm angezeigt werden und dort beim Auffinden von Fehlzuordnungen bei der Analyse einer mehrphasigen, kristallinen Probe behilflich sein. Außerdem kann das punktgruppenspezifische Polyeder Teil eines Lehrmittelsatzes sein. Je nach Kristallklasse (Punktsymmetriegruppe) ist das Polyeder typischerweise ein Würfel oder eine hexagonale Bipyramide. Vorliegend werden die Begriffe „kristallographische Punktgruppe” „Punktsymmetriegruppe”, „Punktgruppe” und „Kristallklasse” synonym verwendet.A dot-group-specific polyhedron includes polyhedron surfaces with color-coded patterns, the patterns being asymmetric at least in a partial region. The patterns on the polyhedral surfaces are characteristic of the unique arrangement of the symmetry elements of a crystal class. Such a polyhedron can be displayed on a screen and assist in finding misallocations in the analysis of a multi-phase, crystalline sample. In addition, the point group specific polyhedron may be part of a teaching resource set. Depending on the crystal class (point symmetry group), the polyhedron is typically a cube or a hexagonal bipyramid. In the present case, the terms "crystallographic point group" "point symmetry group", "point group" and "crystal class" are used synonymously.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:Further advantageous embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings. It shows:

1 in der linken Teilfigur eine schematische, perspektivische Darstellung eines Würfels 1 und die maximal mögliche Anzahl von Symmetrieelementen, und in der rechten Teilfigur eine azimutale Projektion der Symmetrieelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 in the left part of a schematic, perspective view of a cube 1 and the maximum possible number of symmetry elements, and in the right part of the figure an azimuthal projection of the symmetry elements according to an embodiment;

2A perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmerieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 2A perspective views of dot-group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedron faces as well as associated symmetry elements according to several embodiments;

2B Muster von Polyederflächen von punktgruppenspezifischen Würfeln gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 2 B Pattern of polyhedron surfaces of dot-group specific cubes according to several embodiments;

3A perspektivische Darstellung zweier punktgruppenspezifischen Polyeder mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen gemäß zweier Ausführungsbeispiele; 3A perspective view of two point group specific polyhedron with color-coded patterns on the polyhedral surfaces according to two embodiments;

3B eine perspektivische Darstellung eines punktgruppenspezifischen Polyeders mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 3B a perspective view of a point group specific polyhedron with color-coded patterns on the polyhedral surfaces according to another embodiment;

3C eine perspektivische Darstellung eines punktgruppenspezifischen Polyeders mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen und einem Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3C a perspective view of a point group specific polyhedron with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and a coordinate system according to an embodiment;

4 perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 4 perspective views of point group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments;

5 perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 5 perspective views of point group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments;

6 perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 6 perspective views of point group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments;

7A perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; 7A perspective views of point group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments;

7B perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele; und 7B perspective views of point group specific polyhedra with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments; and

7C perspektivische Darstellungen von punktgruppenspezifischen Polyedern mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen sowie zugehörige Symmetrieelemente gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele. 7C perspective views of point group specific polyhedron with color-coded patterns on the polyhedral surfaces and associated symmetry elements according to several embodiments.

Die Symmetrie von Kristallen wird bislang auf unterschiedlichen Wegen dargestellt. Die 32 Punktsymmetriegruppen bzw. Kristallklassen definieren die räumliche Ausrichtung von Symmetrieelementen, d. h. den Drehachsen, Drehinversionsachsen, Spiegelebenen und dem Symmetrie- oder Inversionszentrum. Deren Darstellung erfolgt dann meist in Form einer azimutalen, z. B. der stereographischen, Projektion von Gitterrichtungen und -ebenen, die parallel zu den Symmetrieachsen bzw. Spiegelebenen liegen. Die dabei verwendeten Standardprojektionen werden üblicherweise so definiert, dass die Referenzrichtungen der Projektion mit möglichst vielen Basisvektoren des Gitters zusammenfallen. Da die Festlegung der Basisvektoren aber durch die Lage der Symmetrieelemente bestimmt wird, steht damit auch die Ausrichtung der Symmetrieelemente in den Standardprojektionen fest. Für einen Würfel 1 ist die Anordnung möglicher Spiegelebenen und Drehachsen (Symmetrieelemente) in 1 gezeigt. Alle Symmetrieelemente verlaufen dabei durch den Koordinatenursprung (Punktsymmetriegruppe). Dabei sind in der linken Teilfigur zusätzlich die Rotationsachsen und -ebenen des Würfels 1 unter Annahme der maximal möglichen Symmetrie dargestellt. Die gezeigte räumliche Darstellung der Symmetrieausrichtung hat jedoch Nachteile hinsichtlich der exakten Quantifizierung und weist zudem eine ganze Reihe von Verdeckungen auf. Um diese Nachteile einzuschränken, sind Projektionen wie die winkeltreue stereographische bzw. die equal area Projektion entwickelt worden. Die rechte Teilfigur von 1 zeigt die entsprechende equal-area Projektion der räumlichen Symmetrieelementausrichtung. In 1 werden die üblichen kristallographischen Symbole für die zwei-, drei- und vierzähligen Achsen verwendet und in der linken Teilfigur zudem farblich so gekennzeichnet, wie sie für die Punktgruppe m3m auch für den weiter unten eingeführten Farbschlüssel verwendet werden. Die Spiegelebenen m sind ebenfalls entsprechend ihrer Ausrichtung – d. h. ob m = 2 parallel zu 〈110〉 (grün) oder zu 〈100〉 (rot) liegt – unterschiedlich eingefärbt.The symmetry of crystals is represented in different ways so far. The 32 point symmetry groups or crystal classes define the spatial orientation of symmetry elements, ie the axes of rotation, rotation inversion axes, mirror planes and the center of symmetry or inversion. Their representation is then usually in the form of an azimuthal, z. As the stereographic, projection of grid directions and planes that are parallel to the symmetry axes or mirror planes. The standard projections used are usually defined so that the reference directions of the projection coincide with as many base vectors of the grid as possible. However, since the determination of the basis vectors is determined by the position of the symmetry elements, the orientation of the symmetry elements in the standard projections is also fixed. For a cube 1 is the arrangement of possible mirror planes and axes of rotation (symmetry elements) in 1 shown. All symmetry elements run through the origin of coordinates (point symmetry group). In addition, in the left part of the figure, the rotation axes and planes of the cube 1 represented by assuming the maximum possible symmetry. However, the shown spatial representation of the symmetry alignment has disadvantages in terms of exact quantification and also has a whole series of occlusions. To limit these drawbacks, projections such as the conformal stereographic or equal area projection have been developed. The right part of the figure 1 shows the corresponding equal-area projection of spatial symmetry element alignment. In 1 the usual crystallographic symbols are used for the two-, three-, and fourfold axes, and in the left part of the figure they are also marked in color as they are for the point group m 3 m also be used for the color key introduced below. The mirror planes m are also according to their orientation - ie if m = 2 parallel to <110> (green) or to <100> (red) - colored differently.

Als wesentlich charakteristischer als die Flächengröße, -form und -ausbildung von Kristallen haben sich die Winkel zwischen den Flächen erwiesen (Steno's Gesetz der Winkelkonstanz). Dabei unterscheidet man zwischen speziellen und allgemeinen Kristallflächen. Als speziell gelten die Flächen, deren Normale mit mindestens einem Symmetrieelement derart zusammen fallen, dass die Fläche durch die Operation mit sich selbst zur Deckung. Mit anderen Worten: die Symmetrieoperation kann an dieser Fläche nicht explizit erkannt werden. Wird ein jedes der in 1 gezeigten Symmetrieelemente auf den Würfel 1 angewendet, so wird der Würfel 1 mit sich selbst zur Deckung gebracht. Am Beispiel eines Würfels wird deutlich, dass nur 6 der 48 Symmetrieelemente ausreichen, um aus einer einzelnen Würfelfläche den Würfel zu erzeugen. Die anderen 42 Symmetrieelemente sind zumindest für den Würfel 1 nicht erforderlich. Dagegen führt bei einer allgemeinen Fläche {hkl} jede existierende Symmetrieoperation zu einer neuen Fläche, d. h. im Falle der in 1 dargestellten Symmetrieelementeanordnung müsste die allgemeine Flächenform 48 Flächen aufweisen.The angles between the surfaces have proved to be much more characteristic than the area size, shape and formation of crystals (Steno's law of angular constancy). A distinction is made between special and general crystal surfaces. The surfaces whose normal with at least one symmetrical element coincide in such a way that the surface covers itself by the operation are considered to be special. In other words, the symmetry operation can not be explicitly recognized on this surface. Will each of the in 1 shown symmetry elements on the cube 1 applied, then the cube becomes 1 aligned with yourself. The example of a cube makes it clear that only 6 of the 48 symmetry elements are sufficient to produce the cube from a single cube surface. The other 42 symmetry elements are at least for the cube 1 not mandatory. On the other hand, with a general surface {hkl}, every existing symmetry operation leads to a new surface, ie in the case of 1 illustrated symmetry element arrangement would have the general surface shape 48 surfaces.

Wie an den jeweiligen Symmetrieelementausrichtung ersichtlich wird, existiert der Würfel als spezielle Form in allen kubischen Punktgruppen. Der Würfel als Polyeder gibt zwar von sich aus vor, welche Symmetrie existieren könnte, lässt allerdings weitere Möglichkeiten offen. Dies soll am Beispiel von Pyrit erläutert werden, das ebenfalls in Würfelform kristallisieren kann, aber eine für den Pyrit charakteristische Streifung parallel zu 〈100〉 zeigt, die nicht zu der 90°-Rotationssymmetrie der Würfelfläche passt, was alle Punktgruppen mit vierzähliger Symmetrieachse ausschließt (m3m und 432). Die jeweils verdrehte Richtung der Streifung auf den Seitenflächen spricht dagegen zumindest für die Existenz einer dreizähligen Rotationsachse parallel zur Würfeldiagonalen, was mit hoher Sicherheit den Kristall als kubisch ausweist. Wäre dem nicht so, würde als Symmetrie nur eine orthorhombische Kristallklasse übrigbleiben, oder eine sehr spezielle tetragonale. Somit verbleiben die Punktsymmetriegruppen m3m, m3 und 23 als Kandidaten. Da weitere, äußere Charakteristika fehlen, ist eine Unterscheidung dieser drei Kristallklassen nicht möglich, so dass man der Regel folgend die höchstmögliche Symmetrie 43m annimmt, was in diesem Fall aber falsch ist, denn Pyrit kristallisiert in der Symmetrie m3. An diesem Beispiel wird deutlich: Nur anhand einer hochsymmetrischen Kristall-Metrik kann man die Punktgruppen-Symmetrie und eigentlich auch das Kristallsystem nicht zweifelsfrei bestimmen. Für die Darstellung der Einzelorientierungsmessungen mittels EBSD bedeutet das für niedrigersymmetrische kubische Phasen, dass Fehlinterpretationen anhand der bisher verwendeten Standard-Darstellung von Würfelkanten oder homogen eingefärbter Würfelflächen nicht unterschieden werden können. Der Würfel als Visualisierung der Elementarzellenausrichtung täuscht als Spezialform immer eine Symmetrie vor, die nur für die symmetrischste kubische Kristallklasse gilt.As can be seen from the respective symmetry element orientation, the cube exists as a special shape in all cubic point groups. Although the cube as a polyhedron gives itself, which symmetry could exist, it leaves more possibilities open. This will be explained using the example of pyrite which can also crystallize in cube form, but shows a characteristic of the pyrite stripe parallel to <100>, which does not match the 90 ° rotational symmetry of the cube face, which excludes all point groups with fourfold symmetry axis (m 3 m and 432). The respective twisted direction of the striation on the side surfaces, however, speaks at least for the existence of a threefold rotation axis parallel to the cube diagonal, which identifies the crystal as a cubic with high security. If that were not so, only an orthorhombic crystal class would remain as symmetry, or a very special tetragonal one. Thus, the point symmetry groups remain m 3 m, m 3 and 23 as candidates. Since further, external characteristics are missing, a distinction of these three crystal classes is not possible, so that following the rule the highest possible symmetry 4 3m which is wrong in this case, because pyrite crystallizes in symmetry m 3 , This example makes it clear that it is only by means of a highly symmetrical crystal metric that one can not unambiguously determine the point group symmetry and, indeed, the crystal system. For the representation of single-orientation measurements by means of EBSD, this means for lower-symmetric cubic phases that misinterpretations can not be distinguished on the basis of the previously used standard representation of cuboid edges or homogeneously colored cubic surfaces. The cube, as a visualization of the elementary cell orientation, as a special form always fakes a symmetry that applies only to the most symmetric cubic crystal class.

Dazu kommt, dass bei den oftmals extrem schnellen EBSD-Messungen die Unterscheidbarkeit der fünf kubischen Punktgruppen praktisch gegen Null geht, weil die Band-Intensitäten für die Orientierungsbestimmung nicht genutzt werden. In den meisten, allerdings zahlenmäßig wenigen Messungen wird selbst zwischen den zentrosymmetrischen Laue-Gruppen m3m und m3 praktisch nicht unterschieden, weil die sichtbaren Unterschiede nicht zweifelsfrei detektiert werden können.In addition, with the often extremely fast EBSD measurements, the distinctness of the five cubic point groups practically approaches zero because the band intensities are not used for the orientation determination. In most, albeit numerically few measurements, even between the centrosymmetric Laue groups m 3 m and m 3 practically indistinguishable because the visible differences can not be detected beyond doubt.

Die Verwendung der Elementarzellenpolyeder führt in vorhandenen EBSD-Softwarepaketen daher zu den beiden bereits erwähnten Problemen, dass visuell nicht zwischen den 11 Laue-Klassen, sondern nur zwischen den 7 Kristallsystemen unterschieden werden kann und dass sich bei Pseudosymmetrien Fehlinterpretationen nicht zuverlässig erkennen lassen.The use of elementary cell polyhedra leads in existing EBSD software packages to the two problems already mentioned, that visually not between the 11 Laue classes, but only between the 7 crystal systems can be distinguished and that misinterpretations can not be reliably detected in pseudo-symmetries.

Alternativ zur Würfel- oder vielmehr Elementarzellen-Darstellung für Einzelorientierungsmessungen wäre – wie weiter oben schon erwähnt – die Verwendung eines Polyeders denkbar, der einer allgemeinen Form {hkl} entspricht. Das wäre zwar eine eindeutige Variante, da sie für jede Punktgruppe völlig unterschiedliche Polyeder zeigen würde, allerdings wäre deren Verwendung wegen der hohen Flächenzahl insbesondere für Ungeübte sehr verwirrend. Gerade bei komplizierten Vielflächnern würden sich unterschiedliche Orientierungen nur schwer unterscheiden lassen. Zudem wird anhand der allgemeinen Form nie sofort die Ausrichtung der kristallographischen Basisvektoren erkennbar.As an alternative to the cubic or rather elementary cell representation for single orientation measurements, as already mentioned above, the use of a polyhedron corresponding to a general shape {hkl} would be conceivable. Although this would be a unique variant, as it would show completely different polyhedra for each point group, but their use would be very confusing because of the large number of sites, especially for the inexperienced. Especially with complex polyhedra, different orientations would be difficult to distinguish. In addition, the orientation of the crystallographic basis vectors will never be immediately apparent from the general form.

2A zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von Würfeln, die jeweils eine kubische Punktsymmetriegruppe (Kristallkasse) repräsentieren, und die räumlichen Ausrichtungen der zugehörigen Symmetrieelemente, die im Folgenden auch als Symmetriegerüste bezeichnet werden. Dabei gibt die Zahl in den Klammern die Flächenhäufigkeit an, deren inverser Wert die Größe der Fundamentalzone (fundamental zone, asymmetric unit) bezogen auf den gesamten Raum, angibt. 2A shows a schematic perspective view of cubes, each representing a cubic point symmetry group (Kristallkasse), and the spatial orientations of the associated symmetry elements, which are also referred to below as the symmetry coast. The number in brackets indicates the frequency of the area, the inverse value of which indicates the size of the fundamental zone (fundamental zone, asymmetric unit) in relation to the entire room.

Die Symmetriegerüste bauen sich aus Rotationsachsen (zweizählig:

Figure DE102013102739B4_0002
dreizählig:
Figure DE102013102739B4_0003
vierzählig: 4 ≡ ♦ und sechszählig: hier nicht vorhanden, und Drehinversionsachsen (dreizählig: 3 ≡ Dreieck mit Punkt, vierzählig: 4 ≡ Viereck mit Schrägstrich und sechszählig: hier nicht vorhanden) auf. Die Spiegelebenen ( 2 ≡ m) sind durch transparente Ebenen dargestellt.The symmetry towers are made up of rotation axes (twofold:
Figure DE102013102739B4_0002
trifoliate:
Figure DE102013102739B4_0003
fourfold: 4 ≡ ♦ and sixfold: not present here, and three-turn axes (threefold: 3 ≡ triangle with point, fourfold: 4 ≡ square with slash and sixteen: not here) on. The mirror planes ( 2 ≡ m) are represented by transparent planes.

Die räumliche Ausrichtung der zugehörigen Symmetrieelemente wird durch die Festlegung der Farbverläufe auf den Würfelfächen (Polyederflächen) widergegeben. Die verwendeten Farben entsprechen der Farbcodierung der Richtung des jeweiligen Symmetrieelements bzw. der Richtung der Normalen der Spiegelebene. Wenn die Symmetrieelemente durch eine der Grundfarben beschrieben werden, definieren diese die Fundamentalzone. Abweichende Farben bedeuten, dass das jeweilige Symmetrieelement zwischen diesen Eckpunkten auf dem Rand der Fundamentalzone liegt. Sie können daher in dem exemplarischen Beispiel nur entweder gelb, türkis oder violett sein. Treten Farbsprünge an den Ecken oder Kanten auf, dann wird dem Symmetrieelement eine der Farben zugewiesen, derart, dass die Farbe des Symmetrieelements der Punktsymmetrie gerecht wird.The spatial orientation of the associated symmetry elements is reflected by the definition of the color gradients on the cube surfaces (polyhedron surfaces). The colors used correspond to the color coding of the direction of the respective symmetry element or the direction of the normal of the mirror plane. When the symmetry elements are described by one of the primary colors, they define the fundamental zone. Different colors mean that the respective symmetry element lies between these corner points on the edge of the fundamental zone. Therefore, in the example, they can only be either yellow, turquoise, or purple. If color jumps occur at the corners or edges, then one of the colors is assigned to the symmetry element, such that the color of the symmetry element does justice to the point symmetry.

Die ergänzende Darstellung der Symmetrieelemente zu den Würfeln mit Polyederflächen, die farbkodierten Muster (Farbverteilungen) aufweisen, ist jedoch nur optional. Die Farbverteilungen auf Würfel-, Polyeder- oder Elementarzellenflächen ist ausreichend, unterschiedliche Symmetrien trotz gleicher Metrik voneinander abzugrenzen, da die Gesamtheit aller Netzebenen z. B. durch einen RGB-Farbcode (RGB-Farbschlüssel) oder CMYK-Farbcode (Cyan Magenta Yellow Black) beschrieben werden kann. Die jeweilige Symmetrie erzeugt dann eine Verteilung der Farben, die – wie die allgemeine Flächenform – eindeutig für jede Symmetrie ist. Mit anderen Worten: Die Ausrichtung aller Symmetrieelemente einer Kristallklasse wird durch entsprechende Symmetrien der Muster der Polyederflächen repräsentiert.However, the complementary representation of the symmetry elements to the cubes with polyhedral surfaces having color-coded patterns (color distributions) is only optional. The color distribution on cube, polyhedron or elementary cell surfaces is sufficient, different symmetries despite the same metric delimit each other, since the totality of all network levels z. B. by an RGB color code (RGB color key) or CMYK color code (cyan magenta yellow black) can be described. The respective symmetry then produces a distribution of the colors, which - like the general surface form - is unique for each symmetry. In other words, the alignment of all symmetry elements of a crystal class is represented by corresponding symmetries of the patterns of the polyhedral surfaces.

In den Darstellungen der 2A, und 3A bis 7C wurde in den meisten Fällen der im Folgenden beschriebene RGB-Farbschlüssel verwendet, wobei R, G, und B die Farben rot, grün bzw. blau repräsentieren. Die in den 2A, und 3A bis 7C gerahmt dargestellten Punktgruppe sind zentrosymmetrische Gruppen (Laue-Gruppen), besitzen also ein Inversionszentrum.In the representations of the 2A , and 3A to 7C In most cases, the RGB color key described below was used, where R, G, and B represent the colors red, green, and blue, respectively. The in the 2A , and 3A to 7C framed point group are centrosymmetric groups (Laue groups), so have an inversion center.

In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird für die mathematische Darstellung der Farbe einer Kristallrichtung R → oder eines reziproken Vektors H → in einem ersten Schritt eine Transformation der Vektoren in ein kartesisches Bezugssystem e →i vorgenommen:

Figure DE102013102739B4_0004
wobei A die Kristallmatrix ist, die für die Definition, dass die Kristallachse a →3 = c → ∥ e →3 ist, die folgende Form annimmt:
Figure DE102013102739B4_0005
In the exemplary embodiment, for the mathematical representation of the color of a crystal direction R → or of a reciprocal vector H → in a first step, a transformation of the vectors into a Cartesian reference system e → i performed:
Figure DE102013102739B4_0004
where A is the crystal matrix used for defining that the crystal axis a → 3 = c → ∥ e → 3 is, taking the following form:
Figure DE102013102739B4_0005

Dabei werden mit a, b und c die Längen der Kristallachsen (Basisvektoren) a →i und mit α, β, γ die Winkel zwischen den Kristallachsen a →i bezeichnet (Gitterkonstanten).With a, b and c, the lengths of the crystal axes (basis vectors) a → i and with α, β, γ the angles between the crystal axes a → i denoted (lattice constants).

Dann werden die Eckpunkte des Farbschlüssels, z. B. (h, k, l)1 ∥ G, (h, k, l)2 ∥ B, (h, k, l)3 ∥ R analog zu Gleichung (1) als kartesische Koordinaten umgerechnet und normiert, d. h. (h, k, l)1 → [x, y, z]1.Then the vertices of the color key, z. B. (h, k, l) 1 ∥ G, (h, k, l) 2 ∥ B, (h, k, l) 3 ∥ R analogous to equation (1) as Cartesian coordinates converted and normalized, ie (h , k, l) 1 → [x, y, z] 1 .

Daraus lässt sich eine Transformationsmatrix T erstellen:

Figure DE102013102739B4_0006
die direkt für die Berechnung des RGB-Farbwertes eingesetzt werden kann:
Figure DE102013102739B4_0007
wobei X ' / max den Maximalwert der drei Komponenten X ' / i des Vektors X →' beschreibt.From this a transformation matrix T can be created:
Figure DE102013102739B4_0006
which can be used directly to calculate the RGB color value:
Figure DE102013102739B4_0007
in which X '/ max the maximum value of the three components X '/ i of the vector X → ' describes.

Alternativ dazu können anderer Farbschlüssel verwendet werden, die meist jedoch komplizierter sind, dafür aber eine etwas homogenere Farbempfindlichkeit aufweisen können, wodurch die visuelle Erkennbarkeit weiter verbessert werden kann.Alternatively, other color keys can be used, which are usually more complicated, but can have a somewhat more homogeneous color sensitivity, which can further improve visual recognition.

In weiteren Ausführungsbeispielen wird zur Festlegen eines richtungsabhängigen Farbschlüssels zur Erzeugung farbkodierter, asymmetrischen Muster anstelle der Farben Rot, Grün und Blau (additiv), die Farben Gelb, Cyan und Magenta verwendet (subtraktiv).In further embodiments, to set a directional color key to produce color-coded asymmetric patterns instead of the colors red, green and blue (additive), the colors yellow, cyan and magenta are used (subtractive).

In noch weiteren Ausführungsbeispielen wird zur Erzeugung farbkodierter asymmetrischen Muster ein Zwei- oder Vierfarben-Farbschlüssel (CMYK) unter Verwendung der jeweiligen Kristallmatrix A genutzt.In yet further embodiments, a two- or four-color color key (CMYK) using the respective crystal matrix A is used to produce color-coded asymmetrical patterns.

Aufgrund der Verwendung der jeweiligen Kristallmatrix A ergibt sich, dass der Farbwert für einen Vektor X → – abgeleitet aus einem Gittervektor (h k l) oder einem reziproken Gittervektor [u v w] – nicht nur von (h k l) respektive [u v w] und der Punktgruppensymmetrie abhängt, sondern auch eine Funktion der Gitterkonstanten ist. Nur für den oft untersuchten kubischen Fall, oder die {0 0 1}-Zone von tetragonalen, hexagonalen und trigonalen Kristallen und die {1 1 1}-Zone rhomboedrischer Kristalle sind die Gitterkonstanten unerheblich. Für den identischen Vektor X → und einer definierten Punktgruppe ist der Farbwert allerdings stets konstant. Der erwähnte Einfluss von {hkl} wird über die Kristallmatrix kompensiert und wird hier nur erwähnt, um darzustellen, dass im Gegensatz zu X → die gleichindizierte Gittervektoren verschiedener Phasen durch unterschiedliche Farben repräsentiert werden. Due to the use of the respective crystal matrix A, it follows that the color value for a vector X → derived from a grating vector (hkl) or a reciprocal grating vector [uvw] depends not only on (hkl), respectively [uvw] and the point group symmetry, but is also a function of the lattice constants. Only for the often studied cubic case, or the {0 0 1} zone of tetragonal, hexagonal, and trigonal crystals, and the {1 1 1} zone of rhombohedral crystals are the lattice constants irrelevant. For the identical vector X → and a defined point group, however, the color value is always constant. The mentioned influence of {hkl} is compensated by the crystal matrix and is only mentioned here to illustrate that, unlike X →, the identically indexed lattice vectors of different phases are represented by different colors.

Wie aus 2A ersichtlich ist, haben drei der fünf Punktgruppen die gleiche Flächenhäufigkeit von 24. Für die Fundamentalzonen der drei Punktgruppen bedeutet das, dass sie die gleiche Größe haben. Generell bedeutet das, dass Gruppen mit gleicher Flächenhäufigkeit gleichgroße Fundamentalzonen besitzen, die sich aber in Form und räumlicher Verteilung unterscheiden können.How out 2A As can be seen, three of the five point groups have the same surface frequency of 24. For the fundamental zones of the three point groups, this means that they have the same size. In general, this means that groups with the same surface frequency have the same size as the fundamental zones, but they can differ in shape and spatial distribution.

Die Größe (Flächenhäufigkeit), Form und Ausrichtung des Raum- bzw. Flächensegment (Fundamentalzone) ist meist eindeutig durch die Symmetrieelementausrichtung definiert. Sie legt ein Raumsegment fest, welches in vielen Fällen durch Symmetrieelemente an Ecken und/oder Kanten begrenzt wird und kein weiteres Symmetrieelement im Inneren enthalten kann. Der Farbverlaufcharakter kann über die Zuordnung welche Ecke mit welcher Farbe belegt wird, zusätzlich eingestellt werden. Häufig wird bei den höhersymmetrischen Punktgruppen (also außer triklin und monoklin) Rot für die [001] festgelegt. In Abhängigkeit vom zu beschreibenden Vektor ist so jede Mischfarbe exakt definiert. Farbschlüssel, die nicht aus drei Eckvektoren bestehen – z. B. zwei oder vier – sind entsprechend zu verzerren.The size (area frequency), shape and orientation of the space or area segment (fundamental zone) is usually clearly defined by the Symmetrieelementausrichtung. It defines a space segment, which in many cases is bounded by symmetry elements at corners and / or edges and can not contain any further symmetry element in the interior. The color gradient character can be additionally set by assigning which corner to which color. Often, the higher symmetric point groups (ie, except triclinic and monoclinic) define red for the [001]. Depending on the vector to be described, each mixed color is exactly defined. Color keys that do not consist of three corner vectors - eg. B. two or four - are to be distorted accordingly.

Möglich ist auch die Verwendung von s/w-Mustern auf den Polyederflächen anstelle der Farbverteilungen. Dadurch können Symmetriebetrachtungen auch für Farbenfehlsichtige ermöglicht bzw. vereinfacht werden. Die ist exemplarisch in 2B für jeweils eine Würfelfläche von drei ausgewählten kubischen Punktgruppen gezeigt. Im Vergleich zur 2A wird deutlich, dass die dort verwendete Fundamentalzone von der der entsprechenden s/w-Musterbelegung abweichen, d. h. auf diese nicht abbildbar sein kann. So können die für die Punktgruppen 432 und die 23 in 2B verwendeten Teilflächen von der Rechteckform abweichen, da es nur auf die Flächensymmetrie ankommt.It is also possible to use black and white patterns on the polyhedral surfaces instead of the color distributions. As a result, symmetry considerations can also be made or simplified for color deficient ones. This is exemplary in 2 B for each one cube area of three selected cubic point groups. In comparison to 2A It becomes clear that the fundamental zone used there may differ from that of the corresponding black and white pattern assignment, ie that it can not be imaged on them. Thus, for the point groups 432 and 23 in 2 B used surfaces deviate from the rectangular shape, since it depends only on the surface symmetry.

Mit gleichmäßigen, in sich symmetrischen Farbmustern auf den Polyederflächen oder Grauwertmustern kann maximal die Symmetrie der Punktgruppe verdeutlicht werden. Die Verwendung von farbkodierten, asymmetrischen Mustern für die Fundamentalzone ermöglicht hingegen auch die allgemeine Beschreibung der Richtung eines Vektors und der Anisotropie.With uniform, symmetrical color patterns on the polyhedron surfaces or gray scale patterns, the maximum symmetry of the point group can be clarified. By contrast, the use of color-coded, asymmetric patterns for the fundamental zone also allows the general description of the direction of a vector and the anisotropy.

Der Vergleich der 2A und 2B ergibt zudem, dass die Fundamentalzonen nicht eineindeutig ausfallen müssen. So existieren sowohl für die Punktgruppen 23 und 432 unendlich viele Fundamentalzonen, die sogar von gekrümmten Kurven begrenzt sein können.The comparison of 2A and 2 B also shows that the fundamental zones do not have to be one-to-one. Thus, for the groups of points 23 and 432, there are infinitely many fundamental zones which may even be limited by curved curves.

Für die Punktgruppe 432 sind bei ausgewähltem Farbschlüssel die in den 3A und 3B drei Würfel 2, 2', 2'' mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen (ausgewählten Raumsegmente) besonders geeignet, da sie sich durch einfache Operationen, d. h. Anwenden der Symmetrieelemente auf Teilmuster, erzeugen lassen.For the group of points 432, the colors selected in the 3A and 3B three cubes 2 . 2 ' . 2 '' with color-coded patterns on the polyhedral surfaces (selected space segments), since they can be generated by simple operations, ie applying the symmetry elements to subpatterns.

Der Unterschied der Farbverläufe der beiden Würfel 2, 2'' besteht darin, dass das asymmetrische Volumen in der Projektionsfläche des in 3A gezeigten Würfels 2 ein Quadrat ist (also vier Ecken besitzt, (gestrichelt eingezeichnet), während es in 3B aus einem gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieck besteht (gestrichelt eingezeichnet). Dass beide Fundamentalzonen aus Sicht der Symmetrie gleichwertig sind, erkennt man daran, dass z. B. bei Verwendung einer 90°-Rotation um die Flächen-Normale in beiden Fällen die Farbverläufe ohne Überlappung mit sich selbst zur Deckung kommen. Auch eine 120°-Rotation um die jeweilige Würfel-Diagonale resultiert in der gleichen Farbverteilung vor und nach der Rotation. Das Gleiche gilt für die Anwendung der zweizähligen Rotationsachsen ∥ {110}. Bedingt durch die fehlenden Spiegelebenen ∥ {110} treten in jedoch bei den Würfeln 2, 2'' Farbsprünge auf. Die Farbsprünge sind in diesem Fall jedoch praktisch nicht relevant, insbesondere nicht für EBSD-Darstellungen, da die Punktgruppe dort automatisch durch die Laue-Gruppe m3m ersetzt wird. Im Rahmen der momentan erzielbaren Genauigkeit bei schnellen Messungen ist dies allgemein akzeptiert. Im Falle der Punktgruppe m3 wäre das aber nicht der Fall. Durch geeignet definierte Farbschlüssel lassen sich Farbsprünge jedoch zumindest weitestgehend vermeiden, wie der in 3A gezeigte Würfel 2' zeigt, der wie der Würfel 2 der 3A eine quadratische Fundamentalzone aufweist.The difference in the color gradients of the two cubes 2 . 2 '' is that the asymmetric volume in the projection of the in 3A shown cube 2 is a square (that is, has four vertices, (dashed lines) while it is in 3B consists of an isosceles, right-angled triangle (dashed line). That both fundamental zones are equivalent from the point of view of symmetry can be seen from the fact that z. B. when using a 90 ° rotation to the surface normal in both cases, the color gradients come without overlap with itself to cover. Even a 120 ° rotation around the respective cube diagonal results in the same color distribution before and after the rotation. The same applies to the application of the twofold rotation axes ∥ {110}. Due to the lack of mirror planes ∥ {110} occur in the cubes 2 . 2 '' Color jumps on. However, the color jumps are in this case practically not relevant, especially not for EBSD representations, since the point group there automatically by the Laue group m 3 m is replaced. Within the currently achievable accuracy for fast measurements, this is generally accepted. In the case of the point group m 3 but that would not be the case. By suitable defined color keys, however, can at least largely avoid color jumps, as in 3A shown cubes 2 ' shows that like the cube 2 of the 3A has a square fundamental zone.

Das hexagonale Kristallsystem präsentiert die einzigen Punktgruppen, die sich nicht mit Hilfe eines (vollständigen) Würfels darstellen lassen, da es im Würfel keine sechszähligen Dreh- oder Drehinversionsachsen gibt. Dadurch resultieren auch zusätzliche Richtungen für zweizählige Achsen und Spiegelebenen, die im kubischen System nicht existieren. Auch die senkrecht zur Würfeldiagonalen angeordnete Spiegelebene ist charakteristisch für die hexagonale Symmetrie und tritt beim Würfel selbst nicht auf. Die Beschreibung der hexagonalen Punktsymmetriegruppen kann jedoch mittels hexagonaler Bipyramiden 3, die bspw. die Hälfte aller Polyederflächen eines aus didaktischen Gründen mitdargestellten umschreibenden Würfels, nutzen. Die Zahl hinter dem jeweiligen Punktgruppensymbol gibt wieder die Flächenhäufigkeit an. Die gerahmten Darstellungen markieren die zentrosymmetrischen Punktgruppen (Laue-Gruppen).The hexagonal crystal system presents the only groups of points that can not be represented by a (complete) cube because there are no six-numbered rotation or rotation in the cube. This also results in additional directions for twofold axes and mirror planes that do not exist in the cubic system. Also, the mirror plane arranged perpendicular to the cube diagonal is characteristic of the hexagonal symmetry and does not occur in the cube itself. However, the description of the hexagonal point symmetry groups can be made by hexagonal bipyramids 3 , which use, for example, half of all polyhedral surfaces of a circumscribing cube, which was shown for didactic reasons. The number behind the respective point group symbol again indicates the area frequency. The framed representations mark the centrosymmetric point groups (Laue groups).

Außerdem ist in 4 aus Gründen des erleichterten Verständnisses zusätzlich zu den punktgruppenspezifischen Bipyramiden 3 wieder deren jeweiliges Symmetriegerüst dargestellt. Wie die Farbverteilungen für die einzelnen Symmetriegruppen zeigen, sind mit fünf von sieben mehr als die Hälfte der Punktgruppen durch Unstetigkeiten im Farbverlauf gekennzeichnet. Dies trifft auch für die Laue-Gruppe 6/m zu, so dass für Phasen dieser Symmetrie in den EBSD-Orientierungskarten lokal scheinbare Orientierungssprünge angezeigt werden, die gar keine sind. Durch eine parallele Darstellung des punktgruppenspezifischen Polyeders und der Orientierungskarte, die auf dem gleichen richtungsabhängigen Farbschlüssel basieren, können scheinbare Orientierungssprünge besser erkannt werden.It is also in 4 for ease of understanding in addition to the point group specific bipyramids 3 again their respective Symmetrikelüst shown. As the color distributions for the individual symmetry groups show, five out of seven more than half of the point groups are characterized by discontinuities in the color gradient. This also applies to the Laue group 6 / m, so that for phases of this symmetry in the EBSD orientation maps locally apparent orientation jumps are displayed, which are none at all. By a parallel representation of the point group specific polyhedron and the orientation map, which are based on the same directional color key, apparent orientation jumps can be better recognized.

EBSD-Orientierungskarten können bspw. zur Visualisierung von EBSD-Daten eingesetzt werden. Da dabei nicht der Kristall bezüglich des Probenkoordinatensystems, sondern – ungekehrt (invers) – eine Probenachse bezüglich des Kristallkoordinatensystems beschrieben wird, werden die Orientierungskarten auch als ”inverse Polfigur”-Map (IPF-Map) bezeichnet. Dabei wird je Orientierungsmessung nur eine Referenzrichtung der Probe in Kristallkoordinaten umgerechnet, um deren kristallographischen (anisotropen) Charakter auszudrücken.EBSD orientation maps can, for example, be used to visualize EBSD data. Since not the crystal with respect to the sample coordinate system, but - inverse (inverse) - a sample axis is described with respect to the crystal coordinate system, the orientation maps are also referred to as "inverse pole figure" map (IPF map). For each orientation measurement, only one reference direction of the sample is converted into crystal coordinates in order to express its crystallographic (anisotropic) character.

Im Gegensatz zum hexagonalen System lassen sich die trigonalen Punktgruppen wieder problemlos von der kubischen Punktgruppe m3m durch Symmetriereduktion ableiten und damit widerspruchsfrei mittels Würfel 2 darstellen, wie in 5 gezeigt wird. Dabei ist unerheblich, dass für die jeweiligen Elementarzellenpolyeder anstelle der typischerweise hexagonalen auf eine rhomboedrische Elementarzelle zurückgegriffen wird, da die kubische Symmetrie alle notwendigen Symmetrieelemente in den gewünschten Ausrichtungen zur Verfügung stellt und die Symmetrie damit vollständig ist.In contrast to the hexagonal system, the trigonal point groups can be easily retrieved from the cubic point group m 3 m derived by Symmetriereduktion and thus without contradiction by means of cubes 2 pose as in 5 will be shown. It is irrelevant that the elementary cell polyhedron is replaced by a rhombohedral element cell instead of the typically hexagonal one, since the cubic symmetry provides all the necessary symmetry elements in the desired orientations and the symmetry is thus complete.

In 5 sind die fünf Würfel 2 mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen dargestellt, die jeweils eine der fünf trigonalen Punktgruppen repräsentieren. Dabei wurde für den die Punktgruppe „3” repräsentierenden Würfel 2 rechts unten ein alternativer Farbschlüssel gewählt, da deren Fundamentalzone keine drei definierten Ecken hat. Die vordere und die nach rechts zeigende Seitenfläche beschreiben dabei die Größe der Fundamentalzone für die Punktgruppe „3”. Die Ecken der Würfelseiten werden durch die Farben Schwarz-Rot-Gelb-Weiß-Magenta-Blau belegt, aber auch daraus lassen sich wieder eindeutig Farben und Kristallrichtungen zuweisen.In 5 are the five dice 2 with color-coded patterns on the polyhedron surfaces, each representing one of the five trigonal point groups. It was for the dice group representing the point group "3" 2 an alternative color key is selected at the bottom right, because its fundamental zone has no three defined corners. The front side and the right side surface describe the size of the fundamental zone for the point group "3". The corners of the sides of the cube are covered by the colors black-red-yellow-white-magenta-blue, but also from this, colors and crystal directions can be clearly assigned again.

In 6 sind die Würfel 2 mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen dargestellt, die jeweils eine der sieben tetragonalen Punktgruppen repräsentieren. Wie 6 zeigt, treten bei fünf der sieben Punktgruppen Unstetigkeiten im Farbverlauf (Farbsprünge) auf. Darunter befindet sich auch die zentrosymmetrische Laue-Gruppe 4/m. Ein Vertreter dieser Laue-Gruppe ist der Schreibersit – ein in Eisenmeteoriten auftretendes Phosphid (Fe,Ni)3P, welches in der Raumgruppe I4 kristallisiert. Für diese Phase kann selbst bei schnellen Messungen mittels EBSD sehr gut zwischen den Zonenachsen [u v 0] und [v u 0] unterschieden werden. Beispielsweise ist in der in 9 dargestellten Orientierungskarte 32 einer Probe mit Schreibersit die [100]-Richtung blau, und die eigentlich symmetrie-äquivalente [010]-Richtung grün dargestellt. Für ein Korn, für das eine Richtung praktisch parallel zu [100] liegt, kann die experimentelle bestimmte Richtung lokal zwischen [∞, 1, 0] und [∞, –1, 0] entsprechend der Messgenauigkeit von z. B. 0,5° hin und her springen. Das bedeutet, dass trotz nahezu identischer Richtung im Kristallgitter das entsprechende Pixel im gleichen Korn dann entweder grün oder blau eingefärbt wird. Das gilt für alle Kornorientierungen, für die der einzufärbende Referenzvektor sehr nahe an der Ebene {100} liegt. Daraus folgt, dass nicht die Orientierungsbestimmung fehlerhaft ist, sondern nur die Darstellung mangelhaft ausfällt. Dass diese Farbsprünge wirklich systematisch auftreten müssen, belegt die Farbverteilung auf den Würfelflächen.In 6 are the cubes 2 with color-coded patterns on the polyhedral surfaces, each representing one of the seven tetragonal point groups. As 6 shows, occur in five of the seven point groups discontinuities in the color gradient (color jumps). Among them is the centrosymmetric Laue group 4 / m. A representative of this Laue group is the Schreibersit - a phosphide (Fe, Ni) 3 P occurring in iron meteorites, which is in the space group I 4 crystallized. For this phase, a distinction can be made very well between the zone axes [uv 0] and [vu 0] even with fast measurements by means of EBSD. For example, in the in 9 Oriented map 32 of a sample with Schreibersit the [100] direction blue, and the actually symmetry equivalent [010] direction shown in green. For a grain for which a direction is practically parallel to [100], the experimental particular direction can be determined locally between [∞, 1, 0] and [∞, -1, 0] according to the measurement accuracy of z. B. 0.5 ° back and forth. This means that despite almost identical direction in the crystal lattice, the corresponding pixel in the same grain is then colored either green or blue. This applies to all grain orientations for which the reference vector to be colored is very close to the {100} plane. It follows that not the orientation determination is faulty, but only the presentation fails. The color distribution on the cube surfaces proves that these color jumps really must occur systematically.

Für ein orthogonales Kristallsystem wie das tetragonale bzw. das orthorhombische ist aus Symmetriegründen unmittelbar einleuchtend, dass die zugehörigen Punktgruppen sehr gut durch Würfel mit entsprechend gemusterten Polyederflächen repräsentiert werden können. For reasons of symmetry, an orthogonal crystal system such as the tetragonal or the orthorhombic is immediately obvious that the corresponding point groups can be represented very well by cubes with correspondingly patterned polyhedral surfaces.

In 7A sind die drei Würfel 2 mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen dargestellt, die jeweils eine der drei orthorhombischen Punktgruppen repräsentieren.In 7A are the three dice 2 with color-coded patterns on the polyhedron faces, each representing one of the three orthorhombic point groups.

Das monokline Kristallsystem ist das erste hier betrachtete, welches zumindest einen Winkel zwischen den Basisvektoren völlig freistellt, d. h. er muss weder 90° – wie in allen orthogonalen Kristallsystemen – noch 120° – wie im trigonalen oder hexagonalen Kristallsystem – betragen. Wie 7B zeigt lassen sich auch die drei monoklinen Punktgruppen mit geeigneten punktgruppenspezifischen Würfeln 2 darstellen. Dies liegt daran, dass der freie Winkel nur senkrecht zur zweizähligen Drehachse oder zur Spiegelebene auftreten kann, d. h. senkrecht zu einer der Kanten des Würfels. Die 180°-Drehsymmetrie bzw. Spiegelsymmetrie wird durch den Würfel nicht eingeschränkt. Ein monokliner Winkel zwischen den monoklinen Basisvektoren führt allenfalls dazu, dass sich die in 7B gezeigten Farbverläufe auf der jeweiligen Projektionsfläche um die Symmetrieachse verdrehen.The monoclinic crystal system is the first considered here, which completely frees at least one angle between the base vectors, ie it does not have to be 90 ° - as in all orthogonal crystal systems - nor 120 ° - as in the trigonal or hexagonal crystal system - amount. As 7B The three monoclinic point groups can also be shown with suitable point-group-specific cubes 2 represent. This is because the free angle can occur only perpendicular to the twofold rotation axis or to the mirror plane, ie perpendicular to one of the edges of the cube. The 180 ° rotational symmetry or mirror symmetry is not restricted by the cube. At most, a monoclinic angle between the monoclinic basis vectors causes the in 7B shown color gradients on the respective projection surface to rotate about the axis of symmetry.

Beim triklinen Kristallsystem ist die Symmetriereduktion im Vergleich zur kubischen Punktgruppe m3m besonders hoch, denn es verbleibt maximal ein Symmetriezentrum für die trikline Punktgruppe 1 . Bei der Punktgruppe 1 gibt es zum eigentlichen Objekt selbst kein symmetrie-äquivalentes.In the triclinic crystal system, the symmetry reduction is compared to the cubic point group m 3 m particularly high, because there is at most one symmetry center for the triclinic point group 1 , In the point group 1, there is no symmetry equivalent to the actual object itself.

In 7C sind zwei Würfel 2 mit farbkodierten Mustern auf den Polyederflächen dargestellt, die jeweils eine der beiden triklinen Punktgruppen repräsentieren. Die niedrige Symmetrie führt bei der triklinen Punktgruppe 1 dazu, dass der gesamte Raum farbkodiert werden muss. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel des in 7C links dargestellten Würfels 2 ist die rechte untere Ecke Weiß und die linke über Ecke Schwarz.In 7C are two cubes 2 with color-coded patterns on the polyhedron faces, each representing one of the two triclinic point groups. The low symmetry in the triclinic point group 1 leads to the fact that the entire space must be color-coded. In the exemplary embodiment of the in 7C left dice 2 the bottom right corner is white and the left corner is black.

Den mit Bezug zu den 2A, und 3A bis 7C beschriebenen Polyedern (Würfel 2 und Bipyramiden 3) ist gemeinsam, das ihre Polyederflächen farbkodierte Muster, typischerweise Farbverläufe, aufweisen, die zumindest in einem Teilbereich asymmetrisch und charakteristisch für die eineindeutige Anordnung der Symmetrieelemente einer Punktgruppe sind.Related to the 2A , and 3A to 7C described polyhedra (cube 2 and bipyramids 3 ) have in common that their polyhedron surfaces color-coded patterns, typically color gradients, which are asymmetric and characteristic for the one-order arrangement of the symmetry elements of a group of points at least in a partial area.

Die Verwendung der Farbmuster bzw. Farbverläufe auf den Polyederflächen hat nicht nur den Vorteil, dass damit anhand des einfachen Hexaders und der hexagonalen Bipyramide sämtliche Symmetrien verdeutlicht werden können, was extreme Vorzüge in der kristallographischen Ausbildung bietet. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Art und Weise, wie Orientierungen mittels EBSD interpretiert bzw. präsentiert werden. Zusätzlich lässt sich die Bedeutung des bei EBSD als Standard verwendeten Farbschlüssels im gesamten Raum besser begreifen. Für die hochsymmetrischen Punktgruppen noch relativ einfach zu interpretieren, fällt die Vorstellung einer Ausrichtung eines Vektors im Raum durch die Beschreibung einer Farbe zunehmend schwerer, wenn die Symmetrie geringer wird, oder sogar Unstetigkeiten im Farbverlauf auftreten, die momentan den meisten Anwendern gar nicht bewusst sind und daher oft zu Fehlinterpretationen ihrer Messungen führen oder als Messfehler verworfen werden.The use of the color patterns or color gradients on the polyhedron surfaces not only has the advantage that it can be clarified with the help of the simple hexaders and the hexagonal bipyramid all symmetries, which offers extreme advantages in the crystallographic training. Another advantage derives from the way in which orientations are interpreted or presented using EBSD. In addition, the importance of the color key used as standard in EBSD can be better understood throughout the room. Still relatively simple to interpret for the highly symmetric point groups, the notion of aligning a vector in space by describing a color becomes increasingly difficult as the symmetry becomes smaller, or even discontinuities in the color transition that are currently unaware to most users and Therefore often lead to misinterpretation of their measurements or discarded as a measurement error.

Dies liegt daran, dass es für ein und dieselbe Farbe eines Messpunktes mehrere Richtungen im Raum gibt, die aus Sicht einer Eigenschaft völlig symmetrieäquivalent sind. Da z. B. bei einem Würfel jede Kante äquivalent zur anderen ist, kann auch jede dieser Kanten als Basisvektor verwendet werden (solange das Ergebnis hinsichtlich der Symmetrie der Farbverläufe zum gleichen Ergebnis führt). So gibt es unter Beibehaltung eines rechtshändigen Koordinatensystems für die höchste Symmetrie m3m 24 Möglichkeiten, den Würfel ohne Veränderung seiner Ausrichtung durch unterschiedliche Basisvektoren festzulegen. Das bedeutet: In jedem dieser Fälle ist die physikalische bzw. kristallographische Beschreibung korrekt, allerdings die rein mathematische in Form einer 3×3-Matrix unterschiedlich. Verwendet man die Farbkodierung, die kristallographisch beschrieben einer (physikalischen oder chemischen) Eigenschaftsänderung gleichkommt, mündet jede mathematisch unterschiedliche Beschreibung in der identischen Farbbeschreibung. Mit anderen Worten: Wo vorher ständig wechselnde Vektordefinitionen den Anwender irritieren, zeigt die gleichbleibende Farbdefinition eindeutig ein äquivalentes Ergebnis an. Reduziert sich die Symmetrie, sind entweder nur noch die Hälfte bzw. 1/4 aller möglichen Basisvektorkombinationen äquivalent. Fehler in der Zuweisung werden dann sofort durch einen Wechsel der Farbverteilung auf den Flächen sichtbar, zumindest wenn keine Farbsprünge auftreten.This is because, for one and the same color of a measurement point, there are several directions in space that are completely symmetry-equivalent from the point of view of a property. Because z. For example, if each edge is equivalent to the other in one cube, each of these edges can also be used as the basis vector (as long as the result in terms of the symmetry of the color gradients leads to the same result). Thus, while maintaining a right-handed coordinate system for the highest symmetry m 3 m 24 ways to set the cube without changing its orientation by different basis vectors. This means that in each of these cases the physical or crystallographic description is correct, but the purely mathematical one is different in the form of a 3 × 3 matrix. If one uses color coding, which describes crystallographically a (physical or chemical) property change, each mathematically different description flows into the identical color description. In other words, where previously constantly changing vector definitions irritate the user, the consistent color definition clearly indicates an equivalent result. If the symmetry is reduced, either only half or 1/4 of all possible basis vector combinations are equivalent. Errors in the assignment are then immediately visible through a change in the color distribution on the surfaces, at least if no color jumps occur.

Die Farbverteilung in den Orientierungskarten enthält wichtige Informationen für die Interpretation von EBSD-Messungen. So zeigt die identische Farbe an unterschiedlichen Punkten gleichzeitig alle Orte an, die für die dargestellte Richtung (für die die Farbe angezeigt wird) durch identische Eigenschaften gekennzeichnet sind. Nun charakterisiert eine Richtung nicht die Orientierung eines Kristalls. Will man diese sehen, generiert man einfach Orientierungskarten für mehrere, meist senkrecht aufeinander stehende Referenzrichtungen und lässt sich deren kristallographische Richtungen farblich anzeigen. Auch dabei können die punktgruppenspezifischen Polyeder helfen, denn an diesen lässt sich eine Richtung virtuell definieren und so orientieren, dass die Farben denen in der Orientierungskarte gleichen. Die so erzeugte Ausrichtung des jeweiligen Polyeders entspricht für die meisten Kristallbeschreibungen der Orientierung des Kristalls. Dies wird in 3C verdeutlicht, die den in 2A links unten dargestellten, die Punktgruppe m3 repräsentierenden Würfel 2 mit einem zusätzlichen Koordinatensystem mit den Referenzrichtungen x1, x2, x3, die z. B.The color distribution in the orientation maps contains important information for the interpretation of EBSD measurements. Thus, the identical color at different points at the same time indicates all places which are characterized by identical characteristics for the direction shown (for which the color is displayed). Now, one direction does not characterize the orientation of a crystal. If one wants to see these, one simply generates orientation maps for several reference directions, usually perpendicular to one another, and can display their crystallographic directions in color. The point-group-specific polyhedra can help here, too, because they can be used to virtually define a direction and orient it in such a way that the colors resemble those in the orientation map. The orientation of the respective polyhedron produced in this way corresponds to the orientation of the crystal for most crystal descriptions. This will be in 3C clarifies that the in 2A shown below, the point group m 3 representing cubes 2 with an additional coordinate system with the reference directions x 1 , x 2 , x 3 , the z. B.

Probenachsen sein können, zeigt. Am die Punktgruppe m3m repräsentierende Würfel (siehe 2A links oben) lässt sich zeigen, dass, wenn die Farbe für die Normalen-Richtung rot kodiert ist, die zwei senkrecht dazu liegenden Richtungen lediglich Farbanteile von rot und grün besitzen, allerdings nie blaue Anteile enthalten können. Dagegen könnten fast identische Richtungen des die Punktgruppe m3 repräsentierenden Würfels 2 zwischen rot und grün wechseln, da bei dem dort verwendeten Farbschlüssel beide Farben im Zentrum der Würfelflächen aneinander grenzen.Sample axes can be shows. At the point group m 3 m representing cubes (see 2A top left) it can be shown that if the color for the normal direction is coded red, the two perpendicular directions only have color components of red and green, but can never contain blue components. In contrast, almost identical directions of the point group m 3 representing cube 2 Switch between red and green, because with the color key used there, both colors adjoin one another in the center of the cube faces.

Besondere Anwendungsmöglichkeiten der beschriebenen punktgruppenspezifischen Polyeder liegen im Bereich der Materialforschung und der Werkstoffwissenschaften, neben EBSD-Messungen beispielsweise in der Röntgenstrukturanalyse und der Texturforschung, allgemein in den Bereichen der Qualitätskontrolle und Grundlagenforschung.Particular applications of the described point group-specific polyhedra are in the field of materials science and materials science, in addition to EBSD measurements, for example in X-ray structure analysis and texture research, generally in the fields of quality control and basic research.

Durch die verbesserte Darstellung des Zusammenhangs zwischen den Kristallklassen und Symmetriereduktion eignen sich die punktguppenspezifischen Polyeder 2, 3 auch besonders gut für die Ausbildung.Due to the improved representation of the relationship between the crystal classes and Symmetriereduktion the point-group specific polyhedra are suitable 2 . 3 also very good for the training.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel besteht ein Lehrmittelsatz aus 32 punktguppenspezifischen Polyedern, d. h. eines für jede der 32 Kristallklassen, wobei die Flächen der Polyeder Muster, typischerweise Farbmuster bzw. Farbverläufe, aufweisen, die zumindest in einem Teilbereich (Fundamentalzone) asymmetrisch sind. Typischerweise weisen die Polyederflächen der Polyeder ein spezielles Flächenmuster auf, das alle kristallographisch äquivalenten Ausrichtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung beschreibt, und die Ausrichtung aller Symmetrieelemente der jeweiligen Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien des speziellen Flächenmusters verdeutlicht. Ein derartiger Lehrmittelsatz kommt mit Würfeln und Bipyramiden aus, die sich kostengünstig herstellen lassen, wie im Folgenden erläutert wird.According to one embodiment, a teaching set consists of 32 point-group specific polyhedra, i. H. one for each of the 32 crystal classes, wherein the surfaces of the polyhedra have patterns, typically color patterns or color gradients, which are asymmetric at least in a partial area (fundamental zone). Typically, the polyhedron surfaces of the polyhedra have a special surface pattern that describes all crystallographically equivalent orientations by the same unique color according to directional color coding, and illustrates the alignment of all the symmetry elements of the particular crystal class by corresponding symmetries of the particular surface pattern. Such a teaching set comes with cubes and bipyramids, which can be produced inexpensively, as explained below.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Erzeugen eines Polyeders die Auswahl einer Kristallklasse und das Erzeugen von zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Mustern für die Polyederflächen eines regelmäßigen Hexaeders oder einer hexagonalen Bipyramide, derart, dass die Ausrichtung aller Symmetrieelemente der jeweiligen Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien der Muster repräsentiert wird. Das Erzeugen kann das Anwenden der Symmetrieelemente der Kristallklasse auf die asymmetrischen Muster (Fundamentalzone) umfassen. Dadurch, dass lediglich einfache Körper wie das regelmäßige Hexaeders (Würfel) oder einer hexagonalen Bipyramide mit nur zwölf Polyederflächen verwendet werden, kann auf eine einfache und/oder kostengünstige Weise ein realer oder virtueller Satz von 32 punktgruppenspezifischen Polyedern bereitgestellt werden.According to one embodiment, a method for generating a polyhedron comprises selecting a crystal class and generating asymmetric patterns, at least in part, for the polyhedron faces of a regular hexahedron or a hexagonal bipyramid, such that the alignment of all the symmetry elements of the respective crystal class by corresponding symmetries of the patterns is represented. The generating may include applying the crystal class symmetry elements to the asymmetric patterns (fundamental zone). By using only simple bodies such as the regular hexahedron (cube) or a hexagonal bipyramid with only twelve polyhedron faces, a real or virtual set of 32 point group specific polyhedra can be provided in a simple and / or cost effective manner.

Das Erzeugen der Muster auf den Polyederflächen kann durch Aufdrucken oder durch Laminieren auf den Polyederflächen Würfel- bzw. bipyramidaler Körper bzw. Hohlkörper z. B. aus Holz, Glas, Metall oder einem Kunststoff erfolgen. Dadurch können die punktgruppenspezifischen Polyeder bereits sehr kostengünstig hergestellt werden.The production of the patterns on the polyhedral surfaces can be achieved by printing or by laminating on the polyhedron surfaces cubic or bipyramidal body or hollow body z. B. made of wood, glass, metal or plastic. As a result, the point-group-specific polyhedra can already be produced very inexpensively.

Das Erzeugen der Muster auf den Polyederflächen kann auch durch Aufdrucken auf Schnittbögen für Würfel und Bipyramiden erfolgen, die zu Polyedern gefaltet und z. B. an Rändern verklebt werden. Dadurch können die punktgruppenspezifischen Polyeder außerordentlich kostengünstig hergestellt werden und so bspw. Studenten als Satz von 32 bedruckten Schnittmusterbögen zur Verfügung gestellt werden.The patterning on the polyhedral surfaces can also be done by printing on cut sheets for cubes and bipyramids, which are folded into polyhedra and z. B. glued to edges. As a result, the point group specific polyhedra can be made extremely inexpensive and so, for example, students are provided as a set of 32 printed pattern sheets.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die punktgruppenspezifischen Polyeder in einem 3D-Drucker erzeugt.In another embodiment, the point group specific polyhedra are generated in a 3D printer.

Claims (6)

Verfahren zum Erzeugen eines Polyeders, umfassend: – Auswahl einer Kristallklasse; – Erzeugen von zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Mustern auf den Polyederflächen eines regelmäßigen Würfels (2) oder einer hexagonalen Bipyramide (3) oder eines entsprechenden Schnittmusterbogens, derart, dass die Anordnung aller Symmetrieelemente der Kristallklasse durch entsprechende Symmetrien der Muster auf den Polyederflächen repräsentiert wird, und dass alle kristallographisch äquivalenten Richtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung (21) beschrieben werden.A method of producing a polyhedron comprising: - selection of a crystal class; Generating at least in a subarea asymmetrical patterns on the polyhedral surfaces of a regular cube 2 ) or a hexagonal bipyramid ( 3 ) or a corresponding cutting pattern sheet, such that the arrangement of all the crystal-class symmetry elements is represented by corresponding symmetries of the patterns on the polyhedron faces, and that all crystallographically equivalent directions are characterized by the same unique color corresponding to a direction-dependent color coding ( 21 ) to be discribed. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: – Festlegen einer richtungsabhängigen Farbkodierung (21) entsprechend der Kristallklasse zur Erzeugung farbkodierter asymmetrischen Muster; – Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster durch Anwenden der Symmetrieelemente der Kristallklasse auf die farbkodierten asymmetrischen Muster einer Polyederfläche; – Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster auf Polyederflächen eines regelmäßigen Würfels (2) oder einer hexagonalen Bipyramide (3); und/oder – Erzeugen der zumindest in einem Teilbereich asymmetrischen Muster auf einem dem regelmäßigen Hexaeder (2) oder der hexagonalen Bipyramide (3) entsprechenden Schnittbogen.The method of claim 1, comprising: - defining a directional color coding ( 21 ) according to the crystal class for producing color-coded asymmetric patterns; - generating the asymmetrical at least in a partial area pattern by applying the symmetry elements of the crystal class to the color-coded asymmetric pattern of a polyhedral surface; Generating the asymmetrical at least in a partial area pattern on polyhedral surfaces of a regular cube ( 2 ) or a hexagonal bipyramid ( 3 ); and / or - producing the asymmetrical pattern, at least in a subarea, on a regular hexahedron ( 2 ) or the hexagonal bipyramid ( 3 ) corresponding cut sheet. Punktgruppenspezifisches Polyeder (2, 3), umfassend Polyederflächen mit farbkodierten Mustern, wobei die Muster zumindest in einem Teilbereich asymmetrisch sind, wobei alle kristallographisch äquivalenten Richtungen durch dieselbe, eindeutige Farbe entsprechend einer richtungsabhängigen Farbkodierung (21) beschrieben werden, wobei der Polyeder (2, 3) ein Würfel (2) oder eine hexagonale Bipyramide (3) ist, und wobei die Muster auf den Polyederflächen charakteristisch für die eindeutige Anordnung der Symmetrieelemente einer Kristallklasse sind.Point group specific polyhedra ( 2 . 3 comprising polyhedron surfaces with color-coded patterns, wherein the patterns are asymmetrical in at least a partial region, all crystallographically equivalent directions being characterized by the same, unambiguous color corresponding to a direction-dependent color coding ( 21 ), wherein the polyhedron ( 2 . 3 ) a cube ( 2 ) or a hexagonal bipyramid ( 3 ), and wherein the patterns on the polyhedral surfaces are characteristic of the unique arrangement of the symmetry elements of a crystal class. Lehrmittelsatz, umfassend für jede der 32 Kristallklassen ein Polyeder (2, 3) gemäß Anspruch 3.Teaching kit comprising a polyhedron for each of the 32 crystal classes ( 2 . 3 ) according to claim 3. Lehrmittelsatz nach Anspruch 4, umfassend 25 Würfel (2) und sieben Bipyramiden (3).A teaching aid set according to claim 4, comprising 25 cubes ( 2 ) and seven bipyramides ( 3 ). Verwendung von Polyedern (2, 3) gemäß Anspruch 3 zur Darstellung von EBSD-Messungen.Use of polyhedra ( 2 . 3 ) according to claim 3 for the representation of EBSD measurements.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019082976A1 (en) * 2017-10-25 2019-05-02 日本製鉄株式会社 Crystal orientation map generation device, charged particle radiation device, crystal orientation map generation method, and program

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3788645A (en) * 1972-06-01 1974-01-29 S Nelson Mathematical cube puzzle
US4600199A (en) * 1981-09-29 1986-07-15 Udo Krell Three dimensional puzzle
US5592598A (en) * 1994-10-18 1997-01-07 General Electric Company Method of color coding orientation information
US6422560B1 (en) * 1998-06-27 2002-07-23 David G. Harbaugh Picture puzzle
US6439571B1 (en) * 1999-11-26 2002-08-27 Juan Wilson Puzzle
GB2373738A (en) * 2001-03-26 2002-10-02 Lucas Mellinger A cube puzzle
US7439977B2 (en) * 2003-08-27 2008-10-21 Komarechka Robert G Method of displaying three-dimensional vector orientations on a two-dimensional surface
WO2010005635A2 (en) * 2008-06-16 2010-01-14 Langin-Hooper Associates, Rllp Logic puzzle
GB2461888A (en) * 2008-07-16 2010-01-20 Jesse Rodney Hill Cubic puzzle
WO2012027735A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Mosen Agamawi Cube puzzle game

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3788645A (en) * 1972-06-01 1974-01-29 S Nelson Mathematical cube puzzle
US4600199A (en) * 1981-09-29 1986-07-15 Udo Krell Three dimensional puzzle
US5592598A (en) * 1994-10-18 1997-01-07 General Electric Company Method of color coding orientation information
US6422560B1 (en) * 1998-06-27 2002-07-23 David G. Harbaugh Picture puzzle
US6439571B1 (en) * 1999-11-26 2002-08-27 Juan Wilson Puzzle
GB2373738A (en) * 2001-03-26 2002-10-02 Lucas Mellinger A cube puzzle
US7439977B2 (en) * 2003-08-27 2008-10-21 Komarechka Robert G Method of displaying three-dimensional vector orientations on a two-dimensional surface
WO2010005635A2 (en) * 2008-06-16 2010-01-14 Langin-Hooper Associates, Rllp Logic puzzle
GB2461888A (en) * 2008-07-16 2010-01-20 Jesse Rodney Hill Cubic puzzle
WO2012027735A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Mosen Agamawi Cube puzzle game

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