qchem_toolkit 使用手册

wangsy 发布于 2026-4-10 03:45 阅读：16 密度泛函

qchem_toolkit 使用手册

qchem_toolkit.py 是一个专为 Q-Chem 批量 X-Ray 计算任务设计的后处理工具箱。它集成了状态监控、电离能（IP）计算、XAS 能量校准（Shift）以及数据自动化归档功能。

1. 目录结构规范

脚本基于数字命名的原子序号目录进行批量识别，请保持以下结构：

工作目录/
├── 1/                   # 原子序号文件夹
│   ├── GS/              # 基态输出 (1GS.out)
│   ├── LUMO/            # LUMO态输出 (1LUMO.out)
│   ├── FCH/             # 完全芯孔输出 (1FCH.out)
│   └── TD_XAS/          # TDDFT 输出 (1TD_XAS.out)
├── 2/
├── 3/
└── ...

2. 功能指令说明

2.1 check (任务状态监控)

自动遍历指定类型的 .out 日志，提取能量、收敛步数及状态。

全量检查（默认遍历 GS, FCH, FCH_R, LUMO, TD_XAS, Z+1）：
```
qchem_toolkit.py check
```
指定检查：
```
qchem_toolkit.py check GS
```

2.2 ip (垂直电离能计算)

基于 $\Delta$SCF 方法计算电离能。

计算逻辑：IP = (Energy_FCH - Energy_GS) * 27.2114 + Shift

用法示例：

qchem_toolkit.py ip           # 默认平移量为 0
qchem_toolkit.py ip -s 1.2    # 结果统一加上 1.2 eV 偏移

输出：生成 IP_ENERGY_<shift> 文件，包含基态、芯孔态能量及最终 IP。

2.3 shift (光谱能量校准)

自动抓取各类 XAS 计算的首个吸收峰，并以 $\Delta$KS（LUMO - GS）为绝对基准计算能量校正值。

执行方式：
```
qchem_toolkit.py shift
```
输出：生成 ENERGY_XASshift 矩阵表，汇总所有方法（FCH, TD_XAS等）的校准偏移量。

2.4 collect (数据提取与自动化平移)

提取各原子目录下的光谱原始数据，自动执行去表头处理，并应用 shift 指令算出的偏移量。

全量收集（自动识别并提取所有包含光谱数据的目录）：
```
qchem_toolkit.py collect
```
指定类型收集（仅提取并处理指定计算类型的光谱数据）：
```
qchem_toolkit.py collect TD_XAS
qchem_toolkit.py collect FCH
```
处理结果：
1. 数据统一归档至 XASDATA/ 目录下（内部按计算类型分子目录）。
2. *.XAS：去表头后的原始光谱纯数据文件。
3. *.shift.XAS：自动校准后的光谱副本。该文件的横坐标（能量轴）已应用 Shift 值完成平移，可直接导入 Origin 等软件进行绘图比对。

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