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Commit 2051d016 authored by PADOVANI's avatar PADOVANI
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......@@ -68,173 +68,168 @@ For the simulation of the ROCK beamline, we follow the ray. Indeed the ray needs
((explain also the projection for the horizontal offset))
### Gammes d'énergies
Nous avons un CC Si 220 long, un CC Si 111 long et un autre CC Si 111 court.
### Energy ranges
We have a long CC Si 220, a long CC Si 111 and a short CC Si 111.
The long CC have their crystals equal to a length of 0.07 m.
Les CC longs ont leur cristaux égaux à une longeur de 0.07 m.
The short CC has it's first crystal equal to a length of 0.05m, and it's second crystal of length 0.07m.
Le CC court a son premier cristal long de 0.05m, et le second cristal de longueur 0.07m.
Tous ont leur cristaux séparés de 0.01m verticalement.
Les CC longs tournent de 4 à 35 degrés. Le CC court tourne de 6 à 35 degrés.
All have their crystals separated vertically of 0.01m.
The long CC turn from 4 to 35 degrees. The short CC turns from 6 to 35 degrees.
`E=12398.42/(2*d*sin(β))=(12398.42*sqrt(h^2+k^2+l^2))/(2*a*sin(β))`
En théorie donc, nos gammes d'énergies sont les suivantes:
So in theory, the energy ranges are the following:
Si 220: `E_min = 5628.83` and `E_max = 46283.37`.
Si 220: `E_min = 5628.83` et `E_max = 46283.37`.
Long Si 111: `E_min = 3446.94` and `E_max = 28342.66`.
Si 111 long: `E_min = 3446.94` et `E_max = 28342.66`.
Short Si 111: `E_min = 3446.94` and `E_max = 18914.31`.
Si 111 court: `E_min = 3446.94` et `E_max = 18914.31`.
But we've seen that the beam moves on the second crystal, let's calculate the energies corresponding to these maximum movements.
Mais nous avons vu que le faisceau de rayons se déplace sur le second cristal, calculons les énergies correspondantes aux déplacements maximums.
β min | β max
:-------------------------:|:-------------------------:
![bmin final](ROCK/images/bmin_final.png) | ![bmax final](ROCK/images/bmax_final.png)
**Pour le CC long Si 220:**
**For the long CC Si 220:**
`tan(β_max)=e/0.035`
`β_max=arctan(e/0.035)=15.945°`
`β_min=arctan(e/(0.07+0.035))=5.44°`
Puis, avec la relation qui lie l'énergie et l'angle d'attaque vue plus haut, nous avons:
Then, with the relation that links the energy and the attack angle seen above, we have:
`E_min =(12398.42*sqrt(8))/(2*5.4309*sin(β_max))=11752.44 eV`
`E_max =(12398.42*sqrt(8))/(2*5.4309*sin(β_min))=34055.4 eV`
**Pour Si 111 long:**
**For the long CC Si 111:**
`E_min = 7196.87 eV` et `E_max = 20854.59 eV`.
**Pour le Si 111 court:**
**For the short CC Si 111:**
`E_min = 5323.79 eV` et `E_max = 18914.31 eV`.
Nous appelons ces énergies les énergies "tapables".
We call these energies the "hittable" energies.
Ceci est pour le rayon arrivant "horizontalement". Puisqu'il y a un cône de divergence le signal existe encore pour des énergies en dehors de ces énergies "tapables".
This is for the ray arriving "horizontally". Because there's a divergence cone the signal still exists for energies out of these "hittable" energies.
<img src="ROCK/images/cc_gif_cone.gif" width="498" height="321"/>
## Simulation of a simple case, the CC only
## Simulation d'un cas simple, le CC seul
Nous simulons le cas simple où nous avons le CC et des moniteurs placés après celui-ci.
Ici le centre de notre moniteur d'énergie est placé par rapport au centre du second cristal du CC.
We simulate the simple case where we have the CC and monitors placed after it.
Here the centre of our energy monitor is placed relative to the centre of the CC's second crystal.
Prenons a titre d'example trois énergies du cc Si220, E_min = 11752 eV, E_max = 34055 eV et une énergie intermédiaire soit 23keV.
Let's take as an example three energies of the CC Si 220, E_min = 11752 eV, E_max = 34055 eV and an intermediate energy of 23keV.
### Moniteurs d'énergie
### Energy monitors
Nous nous apercevons que la cloche d'énergie pour les énergies 11.752 et 34.055 keV est coupée. Pour 11.752 keV, c'est les plus petites énergies de la cloche qui sont coupées. Pour la seconde, c'est les plus grandes énergies de la cloche qui sont coupées.
Et pour, 23keV, notre cloche reste symétrique, il n'y a pas de coupure d'une partie ou de l'autre.
We see that the bell shaped curve of the energy is cut for the energies 11.752 and 34.055 keV. For 11.752 keV, the lowest energies of the bell are cut. For the second, the highest energies of the bell are cut.
And for 23 keV, our bell stays symmetrical, there is no longer any cut from one side or the other.
11.752 keV | 23.000 keV | 34.055 keV
:-------------------------:|:-------------------------:|:-------------------------:
![11.752 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_11752.png) | ![23 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_23000.png) | ![34.055 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_34055.png)
La raison viens du fait que le CC ne coupe qu'en partie le cône de divergence angulaire du faisceau aux extrémités du second cristal:
The reason comes from the fact that the CC cuts only a part of the angular divergence cone of the beam at the extremeties of the second crystal:
β min | β max
:-------------------------:|:-------------------------:
![bmin final](ROCK/images/fasiceau_divergence_coupe_final.png) | ![bmax final](ROCK/images/faisceau_divergent_coupe_final_2.png)
(Dessins ci-dessus temporaire, à faire au propre)
(Above drawings are temporary, need to redo them cleaner)
### PSD
### PSD (position sensitive detector)
11.752 keV | 23 keV | 34.055 keV
:-------------------------:|:-------------------------:|:-------------------------:
![11.752 keV](ROCK/images/psd_gitlab_11752.png) | ![23 keV](ROCK/images/psd_gitlab_23000.png) | ![34.055 keV](ROCK/images/psd_gitlab_34055.png)
Nous remarquons que la tache du signal se déplace verticalement comme expliqué précédemment. Ainsi pour une petite énergie (grand angle d'attaque) la tache est vers le bas puisque `H1-H2 < 0`. Pour être exact, pour le cas du CC long, `H1-H2>0` de 4 à 8 deg à peu près (valeurs exactes, à faire), et `H1-H2<0` de 8 à 35 degrés.
We notice that the signal's spot moves vertically as explained before. For a small energy (big attack angle) the spot is towards the bottom because `H1-H2 < 0`. To be exact, in the case of the long CC, `H1-H2>0` from 4 to 8 degrees approximately (exact values to be done), and `H1-H2<0` from 8 to 35 degrees.
Nous remarquons aussi que le signal est plus petit verticalement pour une plus grande énergie.
We also notice that the signal is smaller vertically for a bigger energy.
Cela s'explique par le fait que le cône de divergence deviens plus petit pour un petit angle d'attaque, et inversement, plus grand pour un grand angle d'attaque du faisceau (expliquer plus en détail, montrer dessin explicatif/intuitif, à approfondir/vérifier).
This is explained by the fact that the divergence cone is smaller for a smaller attack angle, and inversely, bigger for a bigger attack angle of the beam (explain in more detail, show a diagram).
### Moniteurs d'énergie haut et bas
Nous avons ensuite un moniteur d'énergie coupé en deux horizontalement à mi-hauteur. Nous faisons cela pour observer la répartition en énergie de notre signal.
### Top and bottom energy monitors
Nous observons que l'énergie est encore une fois coupée en deux, la partie avec les énergies les plus hautes est sur le moniteur en haut, et la partie avec les énergies les plus basses est sur le moniteur en bas.
We then have an energy monitor cut in half horizontally at mid-height. We do this to observe the energy repartition of our signal.
(images peut être nécessaires si ce n'est pas clair ici)
We observe that the energy is again cut in half, the part with the highest energies is on the top monitor, and the part with the lower energies is on the bottom monitor.
Les rayons tapant le moniteur en haut sont de plus hautes énergies que ceux tapant le moniteur en bas.
Les rayons formant le faisceau tapent le cristal à différents angles, c'est notre divergence angulaire, mais nous avons aussi une divergence en énergie, nous prenons notre `dE = 1% *E`.
(maybe insert images here if it's not clear)
Comme expliqué page 152 du livre An Introduction to Synchrotron Radiation, Willmott, Philip, John Wiley & Sons, 2019:
The rays that hit the top monitor are of higher energies than those hitting the bottom monitor.
The rays forming the beam hit the crystal at different angles, it's our angular divergence, but we also have a divergence in energy with `dE = 1% *E`.
As explained in page 152 of the book "An Introduction to Synchrotron Radiation" by Willmott, Philip, John Wiley & Sons, 2019:
> We allow, however, the incoming polychromatic beam to have a divergence of 𝛿𝜃 in the plane containing both it and the cristal normal. According to Equation (5.25), the cristal will select longer wavelengths from that part of the beam that impinges more steeply (larger 𝜃) on it
than that part of the beam that strikes the cristal at a shallower angle.
où l'équation 5.25 est la loi de Bragg : `2*d*sin(β)=n*λ`
where the equation 5.25 is Bragg's law: `2*d*sin(β)=n*λ`
## Simulation of the ROCK beamline
## Simulation de la ligne ROCK
We simulate the whole beamline (without the sample).
Nous simulons tout la ligne (sans l'échantillon).
Here the center of our energy monitor is positionned relative to the center of the CC's second crystal modulo `h`. We follow the ray.
Ici le centre de notre moniteur d'énergie est placé par rapport au centre du second cristal du CC modulo `h`. Nous suivons le rayon.
Let's take as an example three energies of the CC Si 220, E_min = 11752 eV, E_max = 34055 eV and an intermediate energy of 23keV.
Prenons a titre d'example trois énergies du cc Si220, E_min = 11752 eV, E_max = 34055 eV et une énergie intermédiaire soit 23keV.
### Moniteurs d'énergie
### Energy monitors
Les moniteurs d'énergies montrent les mêmes résultats que précédemment.
The energy monitors show the same results as previously.
11.752 keV | 23 keV | 34.055 keV
:-------------------------:|:-------------------------:|:-------------------------:
![11.752 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_11752_toute_ligne.png) | ![23 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_23000_toute_ligne.png) | ![34.055 keV](ROCK/images/E_full_gitlab_34055_toute_ligne.png)
### PSD
### PSD (position sensitive detector)
11.752 keV | 23 keV | 34.055 keV
:-------------------------:|:-------------------------:|:-------------------------:
![11.752 keV](ROCK/images/psd_gitlab_11752_toute_ligne.png) | ![23 keV](ROCK/images/psd_gitlab_23000_toute_ligne.png) | ![34.055 keV](ROCK/images/psd_gitlab_34055_toute_ligne.png)
La présence du miroir M2b a pour but principal de focaliser le faisceau vers l'entrée du détecteur, une chambre à ionisation de 10 mm d'ouverture. Par ailleurs il atténue le déplacement vertical du faisceau provoqué par la rotation du channel-cut. Un autre effet de ce miroir est d'inverser la tache du faisceau du fait de sa concavité.
The presence of the M2b mirror has for main purpose to focus the beam towards the detector's entrance, a ionisation chamber of aperture 10mm. Furthermore, it attenuates the vertical movement of the beam caused by the channel-cut's rotation. Another effect of this mirror is to inverse the beam's spot due to it's concavity.
Si la présence du miroir M2b atténue le déplacement vertical du faisceau nous notons cependant un déplacement minime de celui-ci.
Although the presence of the M2b mirror attenuates the beam's vertical movement we nonetheless note a minimal movement of this one(badly written).
Nous voyons cet inversion aussi dans la partie suivante.
We also see this inversion in the following part.
### Moniteurs d'énergie haut et bas
Nous observons que l'énergie est encore une fois coupée en deux mais cette fois ci la partie avec les énergies les plus hautes est sur le moniteur du bas, et la partie avec les énergies les plus basses est sur le moniteur en haut.
### Top and bottom energy monitors
Le miroir M2B est la cause de l'inversion.
We observe the energy is once more cut in half but this time the part with the higher energies is on the bottom monitor, and the part with the lower energies is on the top monitor.
(...)
## Simulation de la ligne ROCK avec échantillon
The M2b mirror is the cause of the inversion.
Nous mettons l'échantillon en fin de ligne.
### Scan en énergie Cuivre
Voici le xanes/exafs pour un scan d'énergie de 8500eV à 9500eV avec notre échantillon comportant du Cuivre.
(...)
## Simulation of the ROCK beamline with a sample
We position the sample at the end of the beamline.
### Energy scan copper
Nous ne voyons pas les oscillations due au backscattering dans la partie EXAFS puisque McXtrace ne simule pas cet effet.
Here is the XANES/EXAFS graph for an energy scan from 8.5 to 9.5 keV with our copper sample.
We can't see the oscillations due to backscattering in the EXAFS part because McXtrace does not simulate that effect.
![cuivre](ROCK/images/Cu.png)
### Scan en énergie Mn et Cr
### Energy scan Mn and Cr
Voici le xanes/exafs pour un scan d'énergie de 5700eV à 7200eV avec notre échantillon comportant du Manganèse et du Chrome.
Here is the XANES/EXAFS for an energy scan of 5.7 to 7.2 keV with a sample composed of Manganes and Chrome.
![cuivre](ROCK/images/Mn_Cr.png)
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