AIDT 온디바이스 STEM 스침각 소각 X선 산란(GISAXS) 왜곡파 본 근사 서보 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Stem.Gisaxs
{
    public readonly ref struct GisaxsPatternState
    {
        public readonly double LateralPeriodNm;      // 수평 나노 구조 반복 주기 D (nm)
        public readonly double FeatureHeightNm;      // 나노 구조체 유효 높이 H (nm)
        public readonly double YonedaPeakIntensity;  // 용케다 피크 강도
        public readonly double SidewallAngleDeg;     // 측벽 경사각 (deg)
        public readonly double IncidentAngleDeg;     // 입사각 alpha_i (deg)
        public readonly double CriticalAngleDeg;     // 기판 임계각 alpha_c (deg)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public GisaxsPatternState(double period, double height, double yoneda, double angle, double inc, double crit)
        {
            LateralPeriodNm = period;
            FeatureHeightNm = height;
            YonedaPeakIntensity = yoneda;
            SidewallAngleDeg = angle;
            IncidentAngleDeg = inc;
            CriticalAngleDeg = crit;
        }
    }

    public ref struct GisaxsDwbaEngine
    {
        private const double WavelengthAngstrom = 1.24; // 10 keV X선 파장 (Å)
        private readonly double _criticalAngleDeg;      // 실리콘 기판 임계각 (deg, ~0.18 deg)

        private double _incidentAngleDeg;               // 현재 시료 틸트 입사각 (deg)

        public GisaxsDwbaEngine(double criticalAngleDeg = 0.18, double initIncDeg = 0.20)
        {
            _criticalAngleDeg = criticalAngleDeg;
            _incidentAngleDeg = initIncDeg;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public GisaxsPatternState StepServo(double targetIncDeg, double deltaQyInvA, double deltaQzInvA, double asymmetryRatio, double dtSec)
        {
            _incidentAngleDeg = targetIncDeg;

            // 1. 수평 전송 파수 Delta q_y로부터 주기 D (nm) 계산
            // D = 2*pi / Delta q_y
            double safeDqy = Math.Max(deltaQyInvA, 0.001);
            double lateralPeriodNm = (2.0 * Math.PI / safeDqy) * 0.1; // Å -> nm

            // 2. 수직 간섭 프린지 Delta q_z로부터 높이 H (nm) 계산
            double safeDqz = Math.Max(deltaQzInvA, 0.001);
            double featureHeightNm = (2.0 * Math.PI / safeDqz) * 0.1;

            // 3. 용케다 피크 강도 모사 (출사각 = 임계각 조건 투과 전장 증폭)
            double detuning = _incidentAngleDeg - _criticalAngleDeg;
            double yonedaIntensity = 1.0 / (Math.Pow(detuning * 10.0, 2.0) + 0.15);

            // 4. 좌우 산란 브래그 로드(Bragg Rod) 강도 비대칭도로부터 측벽 경사각 역산
            // 90도 직각일 때 대칭비 = 1.0
            double sideAngleDeg = 90.0 - (asymmetryRatio - 1.0) * 15.0;
            sideAngleDeg = Math.Clamp(sideAngleDeg, 70.0, 90.0);

            return new GisaxsPatternState(
                period: lateralPeriodNm,
                height: featureHeightNm,
                yoneda: yonedaIntensity,
                angle: sideAngleDeg,
                inc: _incidentAngleDeg,
                crit: _criticalAngleDeg
            );
        }
    }
}