วิภา นารี และ ไพลิน MO Memoir : Sunday 13 October 2556

สาวน้อย "ไพลิน" เกิดทางภาคตะวันออกของประเทศไทยเมื่อต้นเดือนที่ผ่านมา (๔ ตุลาคม) เมื่อแรกเกิดนั้นก็เป็นที่จับตามองของแมวมองจากประเทศญี่ปุ่น (Japan Meteorological Agency) และจากประเทศไทย (กรมอุตุนิยมวิทยา) ว่าจะส่งชื่อเข้าประกวดในเวทีเอเชีย-แปซิฟิกหรือไม่ แต่ไพลินก็คงยังทำตัว low profile (เป็นเพียงแค่หย่อมความกดอากาศต่ำ) เดินทางข้ามอ่าวไทยเพื่อเข้าประกวดเวทีแรกที่จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ที่นั่นผลงานของไพลินก็ยังไม่โดดเด่นนัก แต่ก็พอทำให้ชาวหัวหินปั่นป่วนไปชั่วขณะด้วยการทำให้เกิดน้ำท่วมเป็นเวลาสั้น ๆ
  

จากนั้นไพลินก็ได้เดินทางออกจากประเทศไทย ผ่านประเทศพม่าเข้าสู่ทะเลอันดามัน แมวมองของทางญี่ปุ่นก็เลยหมดความสนใจ แต่เริ่มเป็นที่จับตามองของแมวมองจากประเทศอินเดีย (India Meteorological Department) แทน ณ ที่นี้ไพลินเริ่มเข้าประกวดในเวทีแรกแถวหมู่เกาะนิโคบาร์ด้วยรหัส "BOB 04" (พายุดีเปรสชั่น) ในวันที่ ๘ ตุลาคม ก่อนกระโจนเข้าสู่เวทีเรียลิตี้โชว์อย่างเป็นทางการในวันถัดมาด้วยการสนับสนุนของแมวมองจากสหรัฐอเมริกา (Joint Typhoon Warning Center) ด้วยชื่อ TC "02B" (ในเขตมหาสมุทรอินเดียเรียก tropical cyclone (TC) แต่ในเขตมหาสมุทรแปซิฟิกและทะเลจีนใต้เรียก tropical storm (TS))
 

จากการสนับสนุนของแมวมองจากประเทศมหาอำนาจยักษ์ใหญ่ (สหรัฐอเมริกา) ทำให้เพียงชั่วข้ามคืน (วันที่ ๑๐ ตุลาคม) จาก TC "02B" ก็ได้เข้าสู่วงการ Bollywood ของอินเดียอย่างเต็มตัวด้วยชื่อ "ไพลิน (PHAILIN)" ที่มาจากการตั้งของประเทศไทย (หรือ TC "PHAILIN" (02B)) กลายเป็นที่จับตามองของคนในประเทศอินเดียและบังคลาเทศ ความแรงของไพลินทวีกำลังอย่างรวดเร็ว (จากความเร็วลม 65 knot หรือ 120 km/hr เป็น 130 knot หรือ 240 km/hr) ภายในเวลาเพียงแค่สองวัน กลายเป็นซุปเปอร์สตาร์ระดับ 5 ดาว (ความแรงระดับ category 5 ตามมาตรวัดความแรงพายุ ซึ่งเป็นความแรงสูงสุด) จนทางการอินเดียต้องประกาศให้ประชาชนกว่า ๕๐๐,๐๐๐ คนเตรียมต้อนรับการมาเยือนของไพลินที่เดินทางถึงฝั่งอินเดียเมื่อคืนวันวาน (๑๒ ตุลาคม เวลาท้องถิ่น) ที่ผ่านมา (อันที่จริงคือเผ่นหนี) ซึ่งเป็นการเตรียมการต้อนรับครั้งใหญ่สุดหลังจากครั้งสุดท้ายเมื่อ ๑๔ ปีก่อนหน้านั้น

ส่วน "นารี" นั้นแม้ชื่อจะฟังดูคล้ายภาษาไทย แต่อันที่จริงเป็นสาวเกาหลีใต้ นารีนั้นเกิดไล่เลี่ยกับไพลินแต่ไปเกิดอยู่บริเวณหมู่เกาะในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือเส้นศูนย์สูตรเล็กน้อย นารีนั้นเปิดตัวที่ประเทศฟิลิปปินส์ก่อนหน้าการเปิดตัวของนารีที่อินเดียเพียงวันเดียว (ขึ้นฝั่งที่ฟิลิปปินส์ในวันที่ ๑๑ ตุลาคม เวลาท้องถิ่น) แต่ด้วยกระแสความดังที่มีเพียงครึ่งเดียวของนารี (ความเร็วลมเพียงแค่ 65 knot หรือ 120 km/hr) ทำให้ไม่มีข่าวการเปิดตัวที่หวือหวาเท่าใดนั้น
  

ในขณะที่ไพลินมีการเปิดตัวครั้งใหญ่เพียงครั้งเดียว แต่นารียังมีโอกาสแก้ตัว โดยจะมีการแสดงครั้งที่ ๒ ณ ประเทศเวียดนาม กำหนดการยังไม่แน่นอน แต่คาดว่าน่าจะเป็นวันที่ ๑๕ หรือ ๑๖ ตุลาคมนี้ ถ้าประสบความสำเร็จก็อาจจะเลยมาให้พี่น้องประชาชนทางภาคอีสานของไทยได้ชื่นชมผลงานได้ ผมเองก็มีกำหนดการจะเดินทางไปทางภาคอีสานในช่วงเวลาดังกล่าว ก็เลยต้องติดตามข่าวคราวนารีเอาไว้บ้าง จะได้วางแผนเส้นทางการเดินทางได้ถูกต้อง

น้องใหม่ล่าสุดในวงการขณะนี้คือ "วิภา" เพิ่งจะเปิดตัวเมื่อวันศุกร์ที่ผ่านมานี้เอง แม้ว่าวิภาจะดูเหมือนว่าเดินตามหลังนารี แต่คาดว่าวิภาคงจะไม่เดินรอยตามรุ่นพี่ คาดว่าจะได้รับเชิญให้ไปเปิดตัวที่ญี่ปุ่นหรือเกาหลีมากกว่า ขึ้นอยู่กับว่าที่ใดให้ข้อเสนอดีกว่ากัน แต่ทั้งนี้ก็อาจโดนจีนตัดหน้าดึงตัวไปได้เช่นกัน
  

"ไพลิน (PHAILIN)" เป็นชื่ออัญมณี ตั้งโดยประเทศไทย อยู่ในบัญชีรายชื่อพายุสำหรับพายุที่ก่อตัวในมหาสมุทรอินเดีย
  

"นารี (NARI)" แปลว่าดอกลิลี่ ตั้งโดยประเทศเกาหลีใต้ อยู่ในบัญชีรายชื่อพายุสำหรับพายุที่ก่อตัวในมหาแปซิฟิกและทะเลจีนใต้
  

"วิภา (WIPHA) เป็นชื่อผู้หญิง" ตั้งโดยประเทศไทย อยู่ในบัญชีรายชื่อพายุสำหรับพายุที่ก่อตัวในมหาแปซิฟิกและทะเลจีนใต้

ภาพถ่ายดาวเทียมและแผนที่อากาศที่เอามาแสดงนั้นนำมาจากหน้าเว็บของกรมอุตินิยมวิทยา www.tmd.go.th วันที่ต่าง ๆ ปรากฏในแต่ละภาพแล้ว แต่เวลาที่ปรากฏในแต่ละภาพนั้นเป็นเวลา GMT (หรือ UTC) ซึ่งต้องบวกอีก ๗ ชั่วโมงจึงจะเป็นเวลาท้องถิ่นประเทศไทย

ดูเหมือนว่าช่วงนี้ภูมิภาคแถวนี้จะตกอยู่ในช่วงดวง "นารีพิฆาต"

รูปที่ ๑ ลูกซ้ายคือพายุไพลินขณะมีกำลังแรงสูงสุด กำลังขึ้นสู่ฝั่งประเทศอินเดีย ลูกกลางคือพายุนารีหลังจากเคลื่อนผ่านประเทศฟิลิปปินส์และกำลังมุ่งหน้าสู่เวียดนาม ส่วนลูกขวาสุดคือพายุวิภาขณะกำลังทวีความแรงขึ้นเรื่อย ๆ

XRD - peak fitting (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Saturday 12 October 2556

Memoir ฉบับก่อนหน้าที่เกี่ยวข้องกับ memoir ฉบับนี้มี

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๐ วันพุธที่ ๑๖ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๔ เรื่อง "Distribution functions"

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๑ วันศุกร์ที่ ๑๘ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๔ เรื่อง "XRD - peak fitting"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๗๗ วันพุธที่ ๒ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๖ เรื่อง "เส้น Cu Kα มี ๒ เส้น (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๕๒)"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๘๑ วันพฤหัสบดีที่ ๑๐ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๖ เรื่อง "Scherrer's equation (ตอนที่ ๓)"

จากสมการ Scherrer's equation

 

เมื่อ d - ขนาดความหนาของระนาบ (ที่มักเอามาตีความเป็นขนาดผลึก)

λ - ความยาวคลื่นของรังสีที่หักเห สำหรับ Cu Kα λ = 1.5418 อังสตรอม

θ - ตำแหน่งมุมหักเหของพีค (กราฟ XRD จะให้ค่ามุมเป็น 2θ)

K - Shape factor

B - ความกว้างของพีคที่ตำแหน่งครึ่งหนึ่งของความสูง (เรเดียน)

จากที่ได้กล่าวเอาไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๖๘๑ ว่าค่า B ที่จะนำมาแทนในสมการนั้นควรได้รับการปรับแก้โดยหักการแผ่กว้างที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนของตัวเครื่อง (B_inst) ออกก่อน การหาค่า B_inst ทำได้ด้วยการใช้ผลึกขนาดใหญ่ที่ควรมีพีคที่ชัดเจนหลายตำแหน่ง สำหรับเครื่อง Bruker D8 Advance ที่เราส่งตัวอย่างไปทดสอบนั้นมีการหาค่า B_inst ด้วยการใช้ผลึก corundum และผลการวิเคราะห์ดังกล่าวก็ได้แสดงไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๖๗๗ แล้ว
 

แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือพีคที่ได้นั้นมี 2 พีคที่เกิดจากการหักเหของเส้น Cu Kα1 และ Cu Kα2 ทำให้ก่อนที่จะคำนวณค่า B_inst ต้องแยกพีคเส้น Cu Kα1 ออกจากเส้น Cu Kα2 ก่อน (จะใช้เส้น Cu Kα1 เป็นหลักเพราะให้สัญญาณที่แรงกว่า)
 

คำถามที่เกิดขึ้นตอนนี้คือควรใช้ฟังก์ชันใดในการแยกพีค 2 พีคที่เหลื่อมซ้อนกันนี้ เพราะจากที่ได้ลองทดสอบมากพบว่าในบางกรณีนั้นการสมมุติให้มีการกระจายตัวแบบ Cauchy distribution (หรือ Lorentzian distribution) หรือไม่ก็ Voigt distribution (ลูกผสมระหว่าง Cauchy กับ Gaussian) ให้ผลที่ดีกว่าการสมมุติให้มีการกระจายตัวแบบ Gaussian distribution แต่ก็มีบางครั้งเหมือนกันที่พบว่าการสมมุติให้มีการกระจายตัวแบบ Gaussian distribution ให้ผลที่ดีกว่าการสมมุติว่าการกระจายตัวเป็นแบบ Cauchy หรือ Voigt

เพื่อจะตอบคำถามดังกล่าวจึงได้ทดลองนำเอาพีคที่ตำแหน่ง 2θ ในช่วง 35.0-35.4 ไปทำการแยกพีคด้วยการใช้ฟังก์ชันทั้ง 3 รูปแบบดู (ใช้โปรแกรม fityk version 0.9.8) ผลที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๑ ถึง ๓
 

รูปที่ ๑ การแยกพีคโดยสมมุติให้การกระจายตัวเป็นแบบ Lorentzian หรือ Cauchy รูปบนเป็นภาพพีคทั้งพีค รูปกลางเป็นภาพขยายส่วนฐาน และรูปล่างเป็นภาพขยายส่วนความกว้าง

รูปที่ ๒ การแยกพีคโดยสมมุติให้การกระจายตัวเป็นแบบ Voigt รูปบนเป็นภาพพีคทั้งพีค รูปกลางเป็นภาพขยายส่วนฐาน และรูปล่างเป็นภาพขยายส่วนความกว้าง

รูปที่ ๓ การแยกพีคโดยสมมุติให้การกระจายตัวเป็นแบบGaussian รูปบนเป็นภาพพีคทั้งพีค รูปกลางเป็นภาพขยายส่วนฐาน และรูปล่างเป็นภาพขยายส่วนความกว้าง
  

ในกรณีนี้จากการทดสอบพบว่า Voigt function ปรับเข้ากับพีคที่ได้จากการวัดได้ดีที่สุด ไม่ว่าจะเป็นบริเวณส่วนฐาน ความสูงของพีค หรือความกว้างบริเวณตอนกลาง (FWHM - full width at half maximum) ในส่วนของ Cauchy function นั้นแม้ว่าจะปรับเข้ากับส่วนฐานพีคได้ดี แต่ก็ให้ความสูงที่มากเกินไปเล็กน้อย และความกว้างที่แคบไปเล็กน้อย
  

แต่สำหรับ Gaussian function นั้นในกรณีนี้พบว่าฟังก์ชันไม่สามารถปรับเข้ากับข้อมูลส่วนฐานพีคได้ และยังให้พีคที่ต่ำกว่าพีคจริง ในขณะที่ความกว้างนั้นกว้างกว่าความกว้างจริงเล็กน้อยด้วย

ดังนั้นจึงเห็นว่าค่า FWHM ที่จะนำมาเป็นค่า B_inst นั้นควรได้มาจากการแยกพีคด้วยการใช้ Voigt function โดยค่าตัวเลขได้นำมาแสดงไว้ในตารางที่ ๑ และ ๒ ส่วนกราฟนั้นแสดงไว้ในรูปที่ ๓

แต่ที่มีปัญหาอยู่ตอนนี้ก็คือ เวลาที่วัดตัวอย่างนั้นเรากลับเห็นพีคปรากฏเพียงพีคเดียวที่เสมือนกับการหักเหที่เกิดจากรังสีเอ็กซ์ที่ค่าความยาวคลื่นเฉลี่ย (0.15418 nm) ดังนั้นจึงไม่สามารถนำค่า B_inst ที่นำมาแสดงใน Memoir ฉบับนี้ไปใช้ได้ทันที ควรต้องไปทำการหาค่า B_inst ใหม่จากสัญญาณที่ได้มาจากการหักเหของคลื่น x-ray ที่มีความยาวคลื่นค่าเฉลี่ย (0.15418 nm) หรือไม่ก็นำค่าที่วัดได้จากตัวอย่างนั้นไปทำการแยกพีค (deconvolution) เพื่อแยกออกเป็นส่วนที่เกิดจากเส้น Cu Kα1 และ Cu Kα2 ก่อน แล้วจึงค่อยนำค่าในตารางเหล่านี้ไปใช้

รูปที่ ๔ ค่า FWHM ของเครื่อง x-ray diffractometer Bruker D8 Advance ที่กลุ่มเราส่งตัวอย่างไปวิเคราะห์ รูปบนเป็นค่าที่คำนวณได้จากเส้น Cu Kα1 ส่วนรูปล่างเป็นค่าที่คำนวณได้จากเส้น Cu Kα2