pyFAI项目中掠入射散射单元的实现与优化

pyFAI项目中掠入射散射单元的实现与优化

pyFAI Fast Azimuthal Integration in Python 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/py/pyFAI

在X射线散射数据分析领域，pyFAI作为一款强大的衍射数据处理工具，近期针对掠入射散射（Grazing-Incidence）实验场景进行了重要功能扩展。本文将从技术实现角度解析该功能的开发过程及其核心价值。

背景与需求

掠入射X射线散射(GISAXS/GIXD)技术需要同时测量面内(qxy)和面外(qz)的散射矢量分量。传统pyFAI主要处理透射几何下的二维衍射数据，缺乏对掠入射几何的原生支持。用户需要手动计算三维散射矢量，这增加了数据分析的复杂度。

技术实现

开发团队通过以下步骤实现了该功能：

1. 基础坐标系建立

   • 实现了qxy(面内)和qz(面外)散射矢量的基础计算模块
   • 初始版本支持零入射角(incident_angle=0)和零倾斜角(tilt_angle=0)的简化情况

2. 角度参数化扩展

   • 增加了入射角和倾斜角的手动调节接口
   • 通过旋转矩阵实现任意角度下的矢量计算
   • 替代原有的unit_rot90简化方法，采用更精确的几何变换

3. 数据集成处理

   • 开发了沿qip(面内)和qoop(面外)方向的积分功能
   • 确保探测器方向与散射矢量计算的一致性

技术价值

该实现具有以下创新点：

• 几何通用性：支持任意入射角度的实验配置
• 计算精确性：采用严格的坐标变换替代近似计算
• 操作便捷性：集成到现有工作流，无需额外预处理

应用前景

此功能的加入使pyFAI能够：

1. 直接处理掠入射X射线衍射数据
2. 简化薄膜、表面和界面结构的研究流程
3. 为同步辐射用户提供更完整的数据分析方案

该功能现已稳定集成到pyFAI主分支，标志着该项目在表面科学分析能力上的重要提升。未来可进一步扩展对复杂几何(如非共面衍射)的支持，持续完善X射线散射分析工具链。

pyFAI Fast Azimuthal Integration in Python 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/py/pyFAI