미국표준국원자분광학데이터베이스로부터자료읽어오기 내용 미국표준국원자분광학데이터베이스로부터자료읽어오기... 1 미국표준국웹사이트소개... 1 원자스펙트럼데이터베이스 (ASD) 가져오기... 6 ASD 텍스트파일을엑셀로읽어들이기... 8 엑셀로 ASD 읽어들이기... 8 addin 파일의설치... 8 Matlab을이용한에너지도표그리기... 10 참고문헌... 12 미국표준국웹사이트소개 미국표준국 (National Institute of Science and Technology, NIST) 은 1 수많은데이터베이스들을운용하고있고, 여기에수록된자료들은미국표준국의검증절차를거친신뢰할수있는자료들이다. 이러한검증과정은많은시간을요하므로현재까지얻어진신뢰할수있는많은자료들이아직포함되어있지않아, 짧게는수년에서수십년의 time lag이존재한다. 따라서많은경우, NIST 데이터베이스보다는원논문들을이용할수밖에없는상황이발생한다. 그러나한편여러곳에오랜기간얻어진데이터를원소스로부터얻는것은매우힘들다는점을생각할때또한이들자료를모아이용하기편한형태인책으로출판된것들은어떤것들은오래전에출판되어절판되어있기도하지만,(Moore, 1952; Moore, 1948, 1971; Moore and United States. National Bureau of Standards., 1983, 1967; Bashkin and Stoner, 1975; Hallin, 1976) 최신자료들에의해수정, 보완되어져있지않은단점들을가지고있는점을생각할때미국표준국의데이터베이스는매우소중한자료창고로지금까지의자료로도보물창고라고볼수있고계속업그레이드가진행되는점을감안하면, 그가치는말로표현할수없을것이다. 미국표준국데이터베이스는또한이들자료들의출처를밝히고있어, 연구초기문헌조사에많은편의를제공하고있다. 우리는 NIST에서운용되고있는수많은데이터베이스중에서 atomic spectra database (ASD) 로부터자료를가져와분석하고자하지만, 잠깐미국표준국데이터베이스에대해언급을하고지나가는것이좋을듯하다. www.nist.gov 주소로들어가보면, 다음의페이지가보일것이다. 1 www.nist.gov
왼쪽상단의 Subject areas 를보면 Chemistry/Math/Physics는바로관련이있는주제 (subject) 가될것이고, 관련있는주제로는 Bioscience & health, Energy, Material Science, Nanotechnology 등이있는것을볼수있을것이다. 오른쪽을보면, Products and Services 에 Databases, Scientific 이있는것을볼수있을것이다. 이를 ( Products and Services 의 Databases, Scientific ) 클릭하여들어가보자.
중간단아래쪽으로 Quick List를보면 Atomic Spectra Database, CODATA Fundamental Physical Constants,, NIST Chemistry Webbook, Physical Reference Data 등이나열되어있는것을볼수있을것이다. Atomic Spectra Database 가수업에서쓰고자하는데이터베이스이고, 화학자들과관련이있는데이터베이스로 NIST Chemistry Webbook이있는것을볼수있을것이다. 바로 Atomic Specra Database 로들어가기보다여기서는제일밑의 Physical Reference Data를클릭하여들어가보자.
이곳역시 Atomic Spectroscopy Data 가있는데, 이것뿐아니라 Molecular spectroscopy data, Atomic and Molecular Data, 등화학자들과관련이될만한데이터들이여럿눈에띄는것을볼수있다. 이 제 Atomic Spectroscopy Data 를클릭하여들어가보자.
좀더자세히설명하기보다는이제는본론으로들어가는것이나을듯하다. 여러관련주제중 에서우리가이용하고자하는주제는 Atomic Spectra Database 이므로이것을클릭하자.
이곳이우리가이용하고자하는데이터베이스가있는곳이다. 더자세한것은다음에기술하기 로하자. 원자스펙트럼데이터베이스 (ASD) 가져오기 스펙트럼데이터베이스는 "Lines" 와 "Levels" 두형식으로탐색이가능하다. Lines 는관찰 된스펙트럼선들을보여주고, Levels 는이들관찰된선을바탕으로구한원자의양자상태를보 여주고있다.
Levels 가처음이용시에는편리하므로이를클릭하면아래의화면을얻는다. 이를이용하여원자 분광학데이터를얻고, 이를내려받기하는과정은다음과같다. Spectrum에예로 Ba I을입력한다. 여기서 I은중성원자를의미한다. Ba II를입력했다면, 이는 Ba + 1가이온을의미한다. 홈페이지에는 3개의 combo box가있는데첫번째는단위를선택하는것이고, 두번째는데이터의형식인데 HTML 과 text 형식이있다. 데이터처리에는특수문자가없는 text 형식이유리하므로이를선택한다. 체크박스에서 Lande-g factor와 Leading percentage는데이터처리를간단히하기위해선택을없앤다. Retrieve data 단추를누르면아래의화면을얻는다 이를 text 파일형식으로저장하여 Ba I.txt 라는파일을얻는다. 이파일의내용은다음과같다.
ASD 텍스트파일을엑셀로읽어들이기 엑셀로 ASD 읽어들이기 addin 파일의설치 (NIST_ASD_tools.xlsm) 작년에만든것을소위추가기능 (addin) 파일로만들어바로직접경험하게만들었습니다. 추가기 능파일은파일확장자가 xlam 파일로보통의엑셀파일과는다른파일확장명을갖지만, 실제 로는보통의엑셀파일과같습니다. 단지, xlam 확장명을갖는파일은화면에그내용을보일수 없다는점이다릅니다. 이추가기능파일은어디에놓여도상관없지만, 공식적인위치는 windows XP 에서는 c:\documents and settings\<user name>\application data\microsoft\addins 이고 Vista 혹은 Windows 7 에서는 C:\Users\<user name>\appdata\roaming\microsoft\addins 입니다. 이파일을설치하는것은아주쉬운데, excel 의 office 단추를눌러엑셀옵션으로들어가 추가기능을누르면아래와같은추가기능대화창이뜹니다. 하단의 이동 단추를누릅니다.
그러면다음의추가기능창이뜨는데오른쪽의찾아보기단추를눌러 그러면추가기능리본메뉴에 여러단추명령들이생성이됩니다. 이중에첫번째가 ASD Data 가져오기명령단추입니다. 이를누르면파일열기창이뜨는데이때 NIST ASD 디렉토리로들어가아무파일이나선택해열기를하면되는데
여기서는 KI 파일을열도록하겠습니다. 그러면엑셀에다음과같이 KI Series 1, KI Series 2, KI 세개의 sheet 가생기고 message 창이 2Limits, 2 Series found 라는메시지를보이는것을볼수있습니다. 즉 Import 라는매크로가빠른도구창의단추를선택함으로써, KI.txt 파일의내용을읽어들여 이로부터 3 개의 sheet 를생성하는작업을한것입니다. 여러분들이다른원자에대해서도같은작 업을할수있을것입니다. Matlab 을이용한에너지도표그리기 작년의수업내용은다음작업으로 Matlab 을이용하여이렇게엑셀의 sheet 로읽어들인 스펙트럼데이터로부터에너지준위도를그리는것이었습니다. 이를수행하는 matlab 의 m 파일이
첨부된 DrawEnergyLevelDiagramsOfSeries.m 파일입니다. 여러분들이이파일을 matlab 에서실행 을시키면 ( 아래화면에이파일을 matlab 에서연것을보이고있는데 F5 키를누르거나, 오른쪽 을가르키는초록색삼각형을누르면이 m 파일이실행이되고 읽어들일엑셀파일을묻는다. KI.txt 를읽어들인엑셀파일을선택하면 처럼 sheet 를선택하라는대화창이뜨는데, KI Series 1 혹은 KI Series 2 중의하나를선택한다. 여기 서는 KI Series 1 을선택하기로하자. 그러면
Grotrian diagram 에포함시킬 term 을선택하기를요구하는데원하는 term 들을선택하면된다. 여기 서는 select all 을선택하기로하자. 그러면에너지 diagram 이그려지고다시 sheet 를선택하라고하 는데프로그램에버그가있으니 cancel 을눌러실행을중단시킨다. 아래에최종적으로얻은에너지 diagram 을보였다 : 32000 8s 7s 6s 7p 6p Energy Level Diagram of KI atom K + ( 1 S 0 ) 6d 5d 4d 5f 4f 5g 24000 5p Levels cm -1 16000 5s 3d 4p 8000 0 4s 2 S 2 P o 2 D 2 F o 2 G 참고문헌 Bashkin S and Stoner J O 1975 Atomic energy levels and Grotrian diagrams (Amsterdam New York: North-Holland Pub. Co. ; American Elsevier Pub. Co.) Hallin R 1976 Nucl. Instrum. Methods 133 587- Moore C E 1948 Atomic energy levels as derived from the analyses of optical spectra (Washington,: U.S. Dept. of Commerce, National Bureau of Standards) Moore C E 1952
Moore C E 1971 Atomic energy levels : as derived from the analysis of optical spectra (Washington: National Bureau of Standards) Moore C E and United States. National Bureau of Standards. 1967 Selected tables of atomic spectra. A, Atomic energy levels - second edition. B. Multiplet tables Si I : data derived from the analyses of optical spectra. (Washington, D.C.: U.S. Dept. of Commerce, National Bureau of Standards) Moore C E and United States. National Bureau of Standards. 1983 Selected tables of atomic spectra. A, Atomic energy levels 2nd edition B. Multiplet table O. IV data derived from the analyses of optical spectra. (Washington, D.C.: U,S, Dept. of Commerce, National Bureau of Standards)