스캔 시간 & 시프트 예산
T = N1N2(td + to)
총 소요 시간
-
1회당
-
총 포인트
-
딱 맞는 계수 시간
-
남은 빔타임 대비: -
흡수 선량 & 노출 한계
D = FtE(1 − T) / ρAd
선량률
-
이번 노출 선량
-
한계 도달까지
-
흡수 비율
-
감쇠자 스택
T = Π e−μidi
| 포일 | 두께 (μm) | 투과율 |
|---|---|---|
| - | ||
| - | ||
| - | ||
| - |
스택 투과율
-
감쇠 배수
-
목표 감쇠에 필요한 첫 번째 포일 두께: -
빔라인 광자 플럭스
시료 도달 플럭스
시료 도달 플럭스
-
광학계 전송 효율
-
슬릿 간격 및 수용각
빔 수용각
슬릿 위치 빔 크기 (FWHM)
-
권장 슬릿 개구폭
-
에너지 - 파장 - 주파수 변환
E = hc/λ = hν
실시간 등가 변환값
10.0000 keV ⟷ 0.12398 nm ⟷ 2.418 × 1018 Hz
굴절률 및 X선 투과율 (n = 1 - δ + iβ)
비어-람베르트 감쇠
빔 투과율
-
감쇠 거리 (1/e length)
-
임계각 θc
-
굴절률 감쇄항 δ = -, 흡수항 β = -
전반사 임계각
θc = √(2δ)
임계각 θc (°)
-
임계각 θc (mrad)
-
임계 산란벡터 Qc
-
δ = -
회절격자
mλ = d(sin α + sin β)
회절 출사각 β
-
각분산력 (dβ/dλ)
-
파장 λ
-
에너지 분해능 (ΔE/E)
단색화 장치 고유 분해능
총 에너지 대역폭 (ΔE)
-
에너지 분해능 (ΔE/E)
-
브래그 각도
-
결정 열팽창 각도 및 에너지 시프트
Δθ = -α ΔT tan θ
브래그 각도 시프트 (Δθ)
-
유효 에너지 시프트 (ΔE)
-
모노크로메이터 에너지 교정
E = hc / 2d sinθ
실제 전달 에너지
-
설정값과의 차이
-
상대 편차
-
이를 설명하는 각도 오프셋
-
브래그 법칙 3-Way Suite
λ = 2d sin θ ⇔ E = hc / (2d sin θ)
자주 쓰는 결정면 프리셋
1 격자면 간격 d — 주어진 값 2θ, E
계산된 격자면 간격 (d)
3.1356 Å
θ = 11.403° | Q = 2.0038 Å⁻¹
2 회절각 2θ — 주어진 값 d, E
계산된 회절각 2θ
2θ = 22.806°
θ = 11.403° | Q = 2.0038 Å⁻¹
3 에너지 E — 주어진 값 d, 2θ
계산된 에너지 (E)
10.000 keV
θ = 11.403° | λ = 0.12398 nm
격자 상수 & 밀러 지수 → 격자면 간격
1/d² = h·G*·h
격자면 간격 d
-
산란 벡터 |Q| = 2π/d
-
브래그 각도 θ (2θ)
-
단위포 부피 V
-
상호공간 Q-Space 변환
Q = (4π/λ) sin θ = 2π/d
에너지 스케일링 & 각도 계산기
Eref sin θref = Etarget sin θtarget ⇔ Q = const
기준 빔 조건
목표 에너지 선택
빠른 에너지 프리셋
목표 회절각 2θ
18.962°
목표 브래그각 θ
9.481°
산란 벡터 Q
2.0038 Å-1
Δθ = -1.922° | Δ(2θ) = -3.844° (-6919.2")
d = 3.1356 Å | λref: 0.12398 nm ➔ λtarget: 0.10332 nm
시료 상 빔 풋프린트
L = V / sin θ
시료 상 풋프린트 길이
-
수평 빔 폭
-
시료를 벗어나지 않는 최소 입사각
-
상태 판정: -
디텍터 각도 분해능
Δθ = Pixel / Distance
각도 분해능 (mrad)
-
각도 분해능 (°)
-
Chi-Phi 오일러 크래들 보정
4축 회절계
Phi 축 보정량 (Δφ)
-
피크 이동으로부터의 격자 변형
ε = Δd / d0
변형률 ε
-
마이크로변형
-
측정된 d
-
피크 이동 Δ2θ
-
검출기 픽셀 → Q
Q = 4π sinθ / λ
산란 벡터 Q
-
산란각 2θ
-
면간 거리 d
-
검출기 상 방위각
-
시료 위 결맞음 길이
ξt = λR/2S, ξl = λ/2(ΔE/E)
횡 결맞음 길이 ξt, 수평
-
횡 결맞음 길이 ξt, 수직
-
종 결맞음 길이 ξl
-
최대 경로차
-
시료 크기 대 횡 결맞음: -
CDI / BCDI 결맞음 오버샘플링
σ = (λ·D) / (p·S) ≥ 2
오버샘플링 비율 (σ)
-
디텍터 스펙클 크기
-
판정 결과: -
도달 가능한 실공간 분해능
Δr = λD / Np
실공간 분해능 Δr
-
가장자리 Q (반폭)
-
각도 반폭
-
사용한 검출기 범위
-
무엇을 하려고 하나요?
빔라인 작업에서 반복되는 계산과 도구를 물리 분야가 아니라 하는 일 기준으로 묶었습니다. 전체 목록은 CONTENTS 에 있습니다.
SYNCHROTRON X-RAY OPTICS & BEAMLINE MONOGRAPH
INDEX
방사광 X선 광학 계산, 빔라인 물리량 분석, 실험 기록 및 결정학 레퍼런스 종합 색인
SECTION I.
방사 계측 — 플럭스, 감쇠, 선량
광자 플럭스와 슬릿 수광, 감쇠자 스택, 선량과 노출 시간 예산
SECTION II.
광학 — 에너지, 물질, 모노크로메이터
에너지-파장 변환, 복소 굴절률과 투과율, 전반사 임계각, 회절격자, 에너지 분해능, 열 드리프트
SECTION III.
기하 — 결정, 각도, 검출기
브래그 조건, 격자상수와 밀러 지수, 상호공간 Q, 빔 풋프린트, 검출기 각분해능, 오일러 요람 보정
§ 1.
브래그 법칙 3방향 계산 수트
λ = 2d sinθ
§ 2.
격자 상수 & 밀러 지수 → 격자면 간격
a, b, c, α, β, γ + hkl → d
§ 3.
상호공간 Q-Space 및 주기 변환
Q = 4π sinθ / λ
§ 4.
에너지 스케일링 & 각도 보정
θ2 from E1 → E2
§ 5.
시료 상 빔 풋프린트 & 스필오버
L = w / sinθ
§ 6.
디텍터 각도 분해능
Δ2θ = atan(px / D)
§ 7.
Chi-Phi 오일러 크래들 보정
chi-phi cradle
§ 8.
피크 이동으로부터의 격자 변형
ε = Δd / d0
§ 9.
검출기 픽셀 → Q
Q = 4π sinθ / λ
SECTION IV.
결맞음 — CDI / BCDI
시료 위 결맞음 길이, 프린지 오버샘플링 비, 도달 가능한 실공간 분해능
SECTION V.
스캔 데이터 판독 및 플롯
2열 스캔 파일 자동 판독, XY 플롯과 로그 축, 정규화와 구간 자르기, XRR 세그먼트 이어붙이기
SECTION VI.
로그북 & 실시간 기록
연구 노트용 표준 로그북 서식 템플릿과 빔타임 실시간 이벤트 1클릭 복사 스니펫
SECTION VII.
환경설정 및 아카이브
언어 설정, 일곱 가지 화면 테마, 키보드 단축키 안내
SECTION VIII.
연구자 프로필 및 후원
각 스위트에 무엇이 들어 있는지, 설계 원칙, 만든 사람과 계산 근거
부록 · 참조 데이터
기본 물리 상수 및 결정 격자 데이터
CODATA 2022 권장값. 격자면 간격은 298.15 K 기준이며, (exact)는 SI 정의에 의해 오차가 없는 값이다.
| 기호 | 물리량 | 값 | 단위 |
|---|---|---|---|
| hc | 광자 에너지-파장 적 | 12398.41984 | eV·Å = 1.239842 keV·nm |
| h | 플랑크 상수 | 6.626070 × 10-34 | J·s (exact) |
| ħ | 디랙 상수 | 1.054572 × 10-34 | J·s |
| c | 진공 중 광속 | 299,792,458 | m·s-1 (exact) |
| e | 기본 전하 | 1.602177 × 10-19 | C (exact) |
| re | 고전 전자 반경 | 2.817940 × 10-15 | m |
| me | 전자 정지 질량 | 9.109384 × 10-31 | kg = 0.5110 MeV/c2 |
| α | 미세구조 상수 | 1 / 137.035999 | 무차원 |
| NA | 아보가드로 상수 | 6.022141 × 1023 | mol-1 (exact) |
| kB | 볼츠만 상수 | 1.380649 × 10-23 | J·K-1 (exact) |
| 결정 격자면 간격 d (298.15 K) | |||
| dSi(111) | 실리콘 Si(111) | 3.13560 | Å a = 5.43102 Å |
| dGe(111) | 게르마늄 Ge(111) | 3.26636 | Å a = 5.65750 Å |
| dC(111) | 다이아몬드 C(111) | 2.05930 | Å a = 3.56683 Å |
빔타임 로그북 헤더 프리셋
일반 텍스트 형식
실시간 빔타임 이벤트 스니펫
타임스탬프 1클릭 복사
BEAM DUMP
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] BEAM DUMP: Storage ring beam lost (0 mA). Beamline standby.
BEAM RESTORED
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] BEAM RESTORED: Top-up injection nominal (300 mA). Hutch shutter opened.
SAMPLE MOUNT
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] SAMPLE MOUNT: Sample [ ] mounted on stage.
ALIGNMENT
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] ALIGNMENT: Direct beam, pinhole, and slits centered. Counts: [ ] ph/s.
CALIBRATION
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] CALIBRATION: Standard (LaB6 / AgBh / CeO2) calibration measured.
SCAN START
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] SCAN START: Run #[ ] started (Exp: [ ] s, Attn: [ ] dB).
SCAN FINISH
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] SCAN FINISH: Run #[ ] completed. 2D frames saved.
INTERLOCK
CLICK TO COPY
[YYYY-MM-DD HH:mm:ss] INTERLOCK: Hutch search / Interlock / Motor error / Alarm triggered.
데이터 파일 불러오기
구분자 & 헤더 자동 감지
파일을 여기에 끌어다 놓거나
TXT · CSV · DAT · XY — tab / comma / semicolon / whitespace, # % ! ; 주석 허용
XY 플롯
Linear / Log · Normalize · Crop
–
XRR 세그먼트 이어붙이기
겹침 구간 자동 배율
감쇠체를 바꿔가며 나눠 측정한 XRR 세그먼트는 각각 미지의 상수가 곱해진 같은 반사율이다. 겹치는 각도 구간에서 두 세그먼트의 비를 점마다 구하고 그 중앙값을 배율로 삼는다. 배율은 앞서 이어붙인 곡선 전체를 기준으로 누적 계산하므로 오차가 그대로 전파되지 않는다.
불러온 파일 표의 배율 칸에 직접 값을 입력하면 자동 계산을 덮어쓴다. 칸을 비우면 다시 자동으로 돌아간다. 겹치는 구간이 없는 세그먼트는 배율 1로 두고 표시하므로, 아는 감쇠체 배율을 직접 넣으면 된다.
Kiessig 프린지 → 박막 두께
t = (λ/2) / (√(θ22−θc2) − √(θ12−θc2))
반사율 곡선의 이웃한 두 극소점을 넣습니다. 임계각을 입력하면 굴절 보정이 적용되고, 0으로 두면 저각에서 두께를 크게 보는 단순 λ/2Δθ 추정값이 됩니다.
박막 두께
-
굴절 보정 없이
-
프린지 간격 Δθ
-
다음 극소 예상 위치
-
언어 선택
인터페이스 언어를 전환합니다. 언어마다 주소가 다르므로 페이지가 다시 열립니다.
화면 테마 설정
일곱 가지 테마 중 하나를 선택합니다. 레이아웃과 인쇄 규격은 모든 테마에서 동일하게 유지됩니다.
키보드 단축키 안내
[Alt + 1] |
RADIOMETRY 이동 |
[Alt + 2] |
OPTICS 이동 |
[Alt + 3] |
GEOMETRY 이동 |
[Alt + 4] |
COHERENCE 이동 |
[Alt + 5] |
DATA 이동 |
[Alt + 6] |
RECORD 이동 |
[Alt + 7] |
SETTINGS 이동 |
[Alt + 8] |
ABOUT 이동 |
[Alt + 9] |
DASHBOARD 이동 |
[Alt + 0] |
CONTENTS 이동 |
xray.ooguy
방사광 X선 실험을 위한 가벼운 계산·기록 툴킷.
Version 1.5 · Offline-ready · No account, no server
브래그 각도, 파장 변환, 격자면 간격, 산란 벡터처럼 X선 회절 실험에서 반복적으로 필요한 계산을 한 화면에서 처리하고, 실험 세션의 기본 맥락과 로그를 가볍게 남기도록 만들어졌습니다. 기존 실험 노트를 대체하는 것이 아니라, 매번 같은 계산과 같은 머리말을 다시 쓰는 수고를 덜어주는 앞단 도구입니다.
구성
- RADIOMETRY
- 광자 플럭스와 슬릿 수용각, 흡수체 스택, 흡수 선량과 노출 시간 예산.
- OPTICS
- 에너지·파장 변환, 복소 굴절률과 투과율, 회절 격자, 에너지 분해능과 열 드리프트.
- GEOMETRY
- 브래그 각도, 격자면 간격, 상호공간 Q 벡터, 빔 풋프린트, 검출기 기하와 오일러 크래들 보정.
- COHERENCE
- 시료 위 결맞음 길이, CDI / BCDI 오버샘플링, 그 기하가 도달할 수 있는 실공간 분해능.
- DATA
- 두 열 스캔 파일 자동 인식, 로그 축 XY 플롯, 정규화와 구간 자르기, XRR 세그먼트 이어붙이기.
- RECORD
- 한 번의 클릭으로 남기는 실험 로그와 세션 맥락. 외부 로그북에 붙여넣을 세션 헤더를 자동 생성합니다.
설계 원칙
- 계정도, 서버도, 업로드도 없습니다. 모든 데이터는 이 브라우저의 localStorage에만 저장되고, JSON으로 내보내거나 불러올 수 있습니다.
- 네트워크 없이 동작합니다. 외부 라이브러리, 웹폰트, 트래킹 스크립트를 쓰지 않습니다.
- 연구실의 오래된 환경을 전제로 만들었습니다 — CentOS 7의 Firefox 60 ESR에서도 동일하게 동작합니다.
- 필요한 것만 보여줍니다. 세부 정보 입력을 강요하지 않고, 빈 항목도 정상으로 취급합니다.
만든 사람
Isaac Yong (용이삭)
서강대학교 물리학과 석사과정 · 방사광 X선 광학 & 결맞음 회절 이미징
빔타임 현장에서 매번 같은 계산을 반복하다가, 필요한 도구를 한곳에 모으려고 시작한 프로젝트입니다.
계산 근거
물리 상수는 CODATA 권장값을, 결정 격자 상수와 산란 인자는 공개된 결정학 데이터를 사용합니다. 계산 결과는 실험 계획과 현장 판단을 돕기 위한 것이며, 발표·출판에 사용하기 전에는 직접 검증하시기 바랍니다.