Simulación y Optimización de Monocromadores Multicapa de Rayos X

Este repositorio contiene el entorno de cálculo desarrollado en Python para la simulación, análisis y optimización de monocromadores multicapas periódicos destinados a la instrumentación en fuentes de luz sincrotrón.

📄 Resumen del Proyecto

El objetivo central de este trabajo es demostrar cómo el diseño a medida del periodo ($\Lambda$) y la selección de materiales de alto contraste (como Au/Si o W/Si) permiten maximizar el flujo de fotones mediante la selección precisa de longitudes de onda. Se han implementado modelos físicos avanzados para predecir la reflectividad en función del vector de transferencia $Q$, considerando tanto escenarios ideales como efectos reales de absorción y rugosidad.

🔬 Fundamentos Teóricos

El código implementa dos enfoques físicos principales:

1. Modelo Cinemático (Aproximación de Born): Una aproximación ideal útil para localizar la posición angular de los picos de Bragg ($n\lambda = 2\Lambda \sin \theta$), aunque suele sobrestimar la intensidad al ignorar la refracción múltiple.
2. Modelo Dinámico de Parratt: Un formalismo recursivo basado en óptica electromagnética que evalúa la reflexión desde el sustrato hasta la superficie, integrando la dispersión y la absorción ($\mu_j$) de cada capa.
3. Rugosidad Interfacial: Corrección de los coeficientes de Fresnel mediante el Factor de Nevot-Croce, permitiendo modelar la atenuación drástica observada en armónicos superiores debido a imperfecciones superficiales ($\sigma$).

🚀 Resultados Clave

A través de una optimización multiobjetivo (Frente de Pareto), se identificó un diseño óptimo ("el codo") que equilibra la eficiencia óptica con el espesor total de material para minimizar tensiones y costes:

• Reflectividad Máxima ($R$): ~80.8%.
• Configuración Óptima: $\Lambda = 79.6$ Å, $\Gamma = 13%$, $N = 20$ capas.

🛠️ Requisitos

• Python 3.x
• NumPy
• Matplotlib
• tqdm (para el seguimiento de simulaciones multiobjetivo)

✍️ Autores

Trabajo realizado para la asignatura de Óptica del Grado en Física (2025/26) en la Universidad de Oviedo:

• Joel L. Villanueva
• Nicolás G. Martin
• Diego C. Santiago
• Roberto A. Paraja

Facultad de Ciencias. Universidad de Oviedo.

📚 Bibliografía

• J. Als-Nielsen y D. McMorrow, Elements of Modern X-Ray Physics, 2ª Ed., Wiley, 2011.pdf.
• L. Névot y P. Croce, "Caractérisation des surfaces par réflexion rasante de rayons X", Rev. Phys. Appl. 15, 761-779, 1980.
• A. Gutiérrez, J. Á. Martín-Gago y S. Ferrer, "La luz sincrotrón: una herramienta extraordinaria para la ciencia", Apuntes de Ciencia y Tecnología 12, 2004.pdf.