IGMH 与 IRI
目录
跳转到“目录”- 1. 导入水二聚体作为共同参考
- 2. 导入 IGMH 成对场并声明片段
- 3. 设置 IGMH 表面阈值和着色图例
- 4. 导入 IRI 成对场并单独观察表面
- 5. 筛选成对场数值并导出 CSV
- 6. 读取 IGMH 空间积分与原子贡献
- 附录：参数、原理与输入规范
路径均相对教程材料根目录（同时含 human/ 和 shared/）。先完成安装，按准备新工程开始；每次换对象后重新打开其对象属性。
1. 导入水二聚体作为共同参考
跳转到“1. 导入水二聚体作为共同参考”详细说明见附录 A1：了解 IGMH 与 IRI。
- 点击 N 侧栏 → 导入与导出 → 导入 → 导入 Gaussian / ORCA / Cube / XYZ。
- 选择文件
shared/data/public/gaussian-v2/P03/water-dimer.fchk。 - 导入后将原子对象命名为 P03-atoms（包含两个水分子，共 6 个原子）。
2. 导入 IGMH 成对场并声明片段
跳转到“2. 导入 IGMH 成对场并声明片段”两份 Cube 必须有相同原子顺序、构型和网格。inter/intra/total 与片段列表是生成条件的声明，不从一个 Cube 自动分解分量；单位声明不换算数组数值。
详细说明见附录 A2：了解成对场、IGMH 分量与片段声明。
- 保持选中 P03-atoms。
- 点击 N 侧栏 → 导入与导出 → 导入外部结果 → 空间场分析 → IGMH / IRI 成对场（IGMH / IRI Paired Fields）。
- 在弹出的对话框中配置以下参数：
- 分析（Analysis）：
IGMH - 几何场 Cube（Geometry Cube）：
shared/data/public/gaussian-v2/P03/igmh/dg_inter.cub - sign(lambda2)rho Cube：
shared/data/public/gaussian-v2/P03/igmh/sl2r.cub - 几何场值单位（Geometry value unit）：
electron/bohr^4 - 着色场值单位（Color value unit）：
electron/bohr^3 - IGMH 分量（IGMH component）：
inter - 片段原子（JSON）（Fragment atoms (JSON)）：
[[1,2,3],[4,5,6]] - 声明来源（可选）：
P03 Multiwfn fragment setup - 颜色最小值 / 最大值：
-0.04 / 0.04
- 分析（Analysis）：
- 确认并等待导入完成。在 N 侧栏导航中选中新生成的记录对象，按
F2命名为 IGMH-data。截图保存至human/screenshots/P03-igmh-import.png。
3. 设置 IGMH 表面阈值和着色图例
跳转到“3. 设置 IGMH 表面阈值和着色图例”详细说明见附录 A3：区分表面阈值与颜色范围。
- 在 QC 对象导航 中选中 QC delta_g，点击 打开对象属性。
- 在 几何表示 面板中设置参数：
- 正值阈值（Positive Isovalue）：
0.005
- 正值阈值（Positive Isovalue）：
- 在 颜色映射 面板中配置参数：
- 颜色最小值 / 中心值 / 最大值：
-0.04 / 0 / 0.04
- 颜色最小值 / 中心值 / 最大值：
- 展开 图例排版，开启 显示图例（Show Legend）（单位回显为
electron/bohr^3）。 - 检查 IGMH 来源声明 正确显示
inter及两组片段。截图保存至human/screenshots/P03-igmh.png。
4. 导入 IRI 成对场并单独观察表面
跳转到“4. 导入 IRI 成对场并单独观察表面”详细说明见附录 A4：了解 IRI 密度指数与原始单位。
- 重新选中 P03-atoms，再次点击进入 IGMH / IRI 成对场 导入弹窗。
- 配置 IRI 分析参数：
- 分析（Analysis）：
IRI - 几何场 Cube：
shared/data/public/gaussian-v2/P03/iri/func2.cub - sign(lambda2)rho Cube：
shared/data/public/gaussian-v2/P03/iri/func1.cub - 几何场值单位：
a.u. (electron^-0.1 bohr^-0.7) - 着色场值单位：
electron/bohr^3 - IRI 密度指数 a：
1.1 - 颜色最小值 / 最大值：
-0.04 / 0.04
- 分析（Analysis）：
- 确认导入后，将新生成的记录对象命名为 IRI-data。
- 选中曲面对象 QC iri_function，打开其对象属性，设置参数：
- 正值阈值：
1.0 - 颜色最小值 / 中心值 / 最大值：
-0.04 / 0 / 0.04 - 显示图例：开启
- 正值阈值：
- 在大纲视图中隐藏 QC delta_g，单独观察 IRI 表面。截图保存至
human/screenshots/P03-iri.png。
5. 筛选成对场数值并导出 CSV
跳转到“5. 筛选成对场数值并导出 CSV”此处筛选保存成对数值的导出条件，不裁剪三维等值面。先创建输出目录，再按共同导出方法选择它。
详细说明见附录 A5：了解 X/Y 列、筛选条件与 CSV 范围。
- 选中 IGMH-data 并打开对象属性，展开 外部结果浏览器（External Result Browser）。
- 保持 交换数值列（Swap value columns） 关闭，开启 X、Y 两行的范围开关，设置过滤参数：
- X 从（From） / 至（To）：
-0.04 / 0.04（对应sign_lambda2_rho） - Y 从（From） / 至（To）：
0.001 / 0.02（对应delta_g）
- X 从（From） / 至（To）：
- 点击 应用筛选（Apply Filter）。截图保存至
human/screenshots/P03-paired-filter.png。
- 点击 N 侧栏 → 导入与导出 → 导出 → 导出数据与参数摘要，配置参数：
- 数据（Data）：成对场（paired）
- 行（Rows）：当前筛选（Current filter）
- 输出目录：选择
work/human/gaussian-v1/P03/exports/
- 确定后生成
paired_voxels.csv与metadata.json。 - 测试开启 交换数值列，互换范围并再次应用筛选。截图保存至
human/screenshots/P03-paired-filter-swapped.png。 - 测试完成后关闭交换数值列并恢复原始范围。
6. 读取 IGMH 空间积分与原子贡献
跳转到“6. 读取 IGMH 空间积分与原子贡献”详细说明见附录 A6：IGMH 空间积分与贡献分母。
- 保持原始静态 P03-atoms 活动，在 科学结果（Scientific Results） → 导入分析（Import analysis） 选择 IGMH 积分与贡献（IGMH integrals and contributions）。
- 设置 原生输出 / 几何 Cube（Native output / geometry Cube） 为
shared/data/public/analysis-v1/igmh/stdout.log，IGMH atmdg / 映射 Cube（IGMH atmdg / color Cube） 为shared/data/public/analysis-v1/igmh/atmdg.txt，片段原子编号（从 1 开始；片段间用 ; 分隔）（Fragments (1-based; separate with ;)） 为1,2,3;4,5,6。 - 在 结果表（Result） 依次选择 IGMH space integrals、IGMH atom contributions、IGMH atom-pair contributions。核对空间积分
delta-g = 1.661653、delta-g_inter = 0.074435、delta-g_intra = 1.587218，单位均为electron/bohr。 - 在原子或原子对表选择一行并定位，观察对应的一个或两个源原子；勾选 来源、参数与质量（Source, parameters and quality），核对片段声明与积分来源。截图保存至
human/screenshots/P03-igmh-contributions.png。
空间积分与原子对贡献的定义不同，不要求其数值相等；详细分母见附录 A6。
按统一结果与 CSV/SVG导出完整或筛选表；原子贡献柱图先筛选一个片段，以 Atom 为 X、Contribution [%] 或原始指数为 Y，选 柱图（Bars） 并启用类别 X。本段的原子对积分使用原生 radial=40、angular=170 网格，不能由三维等值面的外形推断积分数值。
附录：参数、原理与输入规范
跳转到“附录：参数、原理与输入规范”A1. 了解 IGMH 与 IRI
跳转到“A1. 了解 IGMH 与 IRI”IGMH 是按原子片段分析相互作用区域的一种方法；IRI 是相互作用区域指标，用于显示化学键及弱相互作用区域。这里读取已经算好的 Cube。
A2. 了解成对场、IGMH 分量与片段声明
跳转到“A2. 了解成对场、IGMH 分量与片段声明”成对场在相同网格位置保存两个场值：一份决定表面位置，一份提供着色量。QC paired field data 是绑定两份网格值及分析声明的记录对象，用于后面的筛选和数据导出；三维表面用于观察相互作用区域。
分析（Analysis） 应与生成 Cube 的分析方法一致：
- IGMH：几何场（Geometry Field）为 delta-g，可声明分量及原子片段；本例读取两个水分子间的分量。
- IRI：几何场（Geometry Field）为 IRI，需要填写原计算使用的电子密度指数；本页步骤 4 单独导入它。
sign(lambda2)rho 是电子密度乘以密度 Hessian 第二特征值的符号，用作相互作用区域的着色量。
- 几何场 Cube（Geometry Cube）：决定表面位置；本例使用 delta-g 的片段间分量。
- sign(lambda2)rho Cube：提供表面颜色；两种分析均使用这种着色量。
- 几何场值单位（Geometry value unit） / 着色场值单位（Color value unit）：分别声明两份场值的单位，填写单位不会换算网格数值。
IGMH 分量（IGMH component） 记录源场的分量身份，应按原计算选择：
- inter：片段间分量，适合观察已定义片段之间的相互作用。
- intra：片段内分量，适合观察各片段内部的区域。
- total：总分量。
- 未声明 / unknown（Undeclared / unknown）：尚未核实分量身份时保留此项。
片段原子（JSON）（Fragment atoms (JSON)） 用方括号列表列出各片段的源原子编号；声明来源（Declaration source (optional)） 记录声明的依据，optional 表示可留空。本例两组方括号分别指定两个水分子，成员编号沿用源 Cube 的原子顺序，从 1 开始。
A3. 区分表面阈值与颜色范围
跳转到“A3. 区分表面阈值与颜色范围”正值阈值（Positive Isovalue） 决定在哪个 delta-g 等值处生成表面；颜色最小值（Color Minimum） / 颜色中心值（Color Center） / 颜色最大值（Color Maximum） 决定如何将着色场的值分配到颜色，图例显示这份着色量及其单位。
A4. 了解 IRI 密度指数与原始单位
跳转到“A4. 了解 IRI 密度指数与原始单位”IRI 密度指数 a（IRI density exponent a）记录生成 IRI 时使用的电子密度指数；IRI 的单位随指数定义。a.u. 表示原子单位，本例括号中写出具体的单位幂次；此处按原计算填写，便于追溯这份场。
这份 IRI 使用指数 a=1.1，其单位沿用生成计算的定义。两种分析都用
sign(lambda2)rho场着色，原值直接使用。
A5. 了解 X/Y 列、筛选条件与 CSV 范围
跳转到“A5. 了解 X/Y 列、筛选条件与 CSV 范围”外部结果浏览器（External Result Browser）用于筛选分析记录。这里 X、Y 表示两列场值，可按数值范围提取要比较的网格点。
交换数值列（Swap value columns） 决定两列各自使用哪份场：
- 关闭：X 为
sign_lambda2_rho [electron/bohr^3]，Y 为delta_g [electron/bohr^4]。 - 开启：X 为 delta-g，Y 为 sign(lambda2)rho；相应范围也应按交换后的物理量填写。
每个 从（From） / 至（To） 左侧都有独立范围开关：开启从（From）后按下限筛选，开启至（To）后按上限筛选，关闭两端则该列不限范围。X、Y 的所有已启用条件须同时满足，边界值也包含在内。应用筛选（Apply Filter） 保存当前条件，三维表面继续由等值和颜色参数控制。
导出时 行（Rows） 决定选取哪些数据行：
- 全部来源记录（All source records）：导出两份场都有有效值的全部网格点，适合保留完整数据。
- 当前筛选（Current filter）：导出满足当前 X、Y 条件的有效网格点，适合只分析某个数值区域。
paired_voxels.csv 每行对应一个满足筛选条件的有效网格点，包含位置及 X、Y 两个场值，可用于绘制散点图或比较两场的数值关系。
A6. IGMH 空间积分与贡献分母
跳转到“A6. IGMH 空间积分与贡献分母”空间积分满足 total=inter+intra。原子对 delta-g 指数和为 0.146956 electron/bohr；每个片段的原子指数分别加和到这一分母，原子对表也加和到这一分母，不能强迫它等于 delta-g_inter。百分比沿用这项专属原生定义，不在导入时重新归一化。
原子对指标使用原生 radial=40、angular=170 的双原子 Becke 积分；三维网格空间积分与它的定义和积分域不同，不能强行相等，也不能由等值面外形推断贡献。