# MCDIFF version 1.01

> Diffusion en champs lointains / Sphère Multicouche / Théorie de Lorenz-Mie Généralisée.

Le programme MCDIFF permet le calcul de l'intensité diffusée en champs lointain par une particule sphérique à couches concentriques, éclairée par un faisceau focalisé continu. Le calcul est effectué dans le cadre électromagnétique et rigoureux de la Théorie de Lorenz-Mie Généralisée. Le faisceau incident présente un profil gaussien d'intensité et est arbitrairement positionné par rapport à la particule. Les différentes options du menu sont détaillées dans ce texte d'aide.

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- Configuration
- Calcul
- Couches
- Fichier
- Exportation
- Affichage

## Configuration

La configuration est constituée de l'ensemble des paramètres du calcul. La modifier constitue la première étape d'un calcul (une configuration par defaut est initialisée lors du démarrage du programme). Elle peut également être enregistrée ou chargée à partir d'un fichier précédemment enregistré.

### Modifier Configuration

La configuration comprend les différents paramètres du calcul. Elle doit être définie avant de lancer le calcul grâce à l'option modifier configuration.

- paramètres de la particule :

- Nom du fichier définissant les couches de la particule diffusante. Ce fichier ascii comprend 2 colonnes. La première contient le rayon extérieur de chaque couches en micromètre (nombre réèl), la seconde contient l'indice de réfraction complexe de la couche (le complexe a+ib s'écrit (a,b)). Le fichier peut etre généré par le programme dans le menu couche

- paramètres du faisceau :

- position du centre du faisceau G (point de focalisation) par rapport au centre de la particule O, soit 3 coordonnées X0 Y0 et Z0 dans le repère (O,x,y,z) défini par la direction de polarisation du faisceau (orientation du champ électrique au niveau du col du faisceau) selon x et la direction de propagation du faisceau selon z (y complétant le trièdre direct (x,y,z)).
- rayon du faisceau au col w0 : ce paramètre fixe le degré de focalisation du faisceau en définissant sont plus petit rayon (au col).
- la longueur d'onde l (dans le vide).
- l'angle de polarisation f du faisceau est compris entre 0° et 90°. C'est l'angle entre le plan de calcul et la direction de polarisation x du faisceau. Pour des raisons de symétrie, il peut être vu comme une caractéristique du faisceau ou bien du plan dans lequel s'effectue le calcul. En effet, si le vecteur champ électrique est toujours portée par l'axe x, le choix d'un angle de polarisation nul, conduit à effectuer le calcul dans le plan (xz). Si l'angle de polarisation est égale à 90°, le calcul s'effectuera dans le plan (yz), perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau. Cette rotation du plan de calcul est équivalente à une rotation du faisceau du même angle.

- paramètres de la grille de calcul : une fois le plan de calcul définie par f, un point M de calcul est repéré par l'angle q que fait OM avec la direction de propagation du faisceau (q=0° ou q=360°). Notons que les angles q et f sont proches des deux angles des coordonnées sphériques classiques exepté que q varie de 0° à 360° (et non pas de 0° à 180°) et f varie de 0° à 90° (et non pas de 0° à 180°). Les paramètres de la grille sont entrés sous la forme d'une valeur minimum de q, d'une valeur maximum de q et d'un nombre de point.

La figure suivante illustre de façon schématique les paramètres de description de la particule et du faisceau.

On notera également que les dimensions sont toutes données en micromètres.
Une fois la configuration modifier, cliquez sur valider puis lancez votre calcul.

Remarque : La partie calcul du programme est limitée pour certain paramètres, comme cela est indiqué pour l'indice de réfraction. Elle l'est également pour des paramètres comme le rapport entre longeur d'onde et rayon et de particule et le décentrement relatif du faisceau. Chaque fois que les paramètres entrés dans la configuration ne permattent pas d'obtenir un résultats fiable, une boite de dialogue apparaît, demandant à l'utilisateur de modifier certain paramètres. La validation de la configuration ne sera effective que lorsque les paramètres d'entrés seront valide.

### Sauvegarde de la configuration

La configuration peut être sauvegardée dans un fichier texte pour pouvoir être réutilisée pour un autre calcul. Le format du fichier est fixé ( le nombre de lignes et l'ordre des lignes ne doit pas être modifié ) et il est préférable d'utiliser le programme pour le modifier plutôt que de l'éditer directement. Cette dernière possibilité peut être intéressante si on génère une série de tests automatiquement à partir d'un programme.
Les fichiers de configuration ont un nom avec par défaut l'extension `.par` et leur première ligne permet au programme de vérifier le type du fichier.

### Chargement d'une configuration

La configuration peut être chargée à partir d'un fichier texte au format bien défini. La meilleure façon d'obtenir un tel fichier est d'utiliser la fonction de sauvegarde de la configuration. Une fois un fichier de configuration lu, tous les paramètres sont modifiés.

## couches

Ce menu permet de créer ou de modifier le fichier décrivant la structure en couches de la particule diffusante, grace aux sous-menu Quelques couches et Gradient

exemple de fichier :
5.000000000000000 (1.500000000000000,0.100000000000000)
10.00000000000000 (1.330000000000000,1.000000000000E-05)
20.00000000000000 (1.250000000000000,0.000000000000000E+00)
Ce fichier décrit une particule à 3 couches de rayon extérieur 5 10 et 20 microns et d'indice de réfraction 1.5+0.1i, 1.33+0.00001i et 1.25 respectivement.
Remarque : On peut définir une particule homogène en générant un fichier ne contenant qu'une ligne.

### Quelques couches

le sous-menus "Quelques couches" permet de modifier ou de créer un fichier décrivant un maximum de 10 couches. Ces dernières doivent être ordonnées selon les rayons croisssant, de la plus centrale à la plus extérieur.
Remarque : Si une valeur nulle est entrée pour le rayon d'une couche, celle-ci sera ignorée, ainsi que les couches suivantes.

Le boutton "Visualiser" valide la définition en créant le fichier (comme le boutton "valider") et lance une représentation graphique de la particule sous la forme d'une courbe partie réelle de l'indice en fonction du rayon. Cette visualisation s'arrête après un evenement clavier ou sourie et une confirmation.

###

### Gradient

le sous-menu "Gradient" permet de définir une particule avec un gradient d'indice.
la partie réelle de l'indice est alors fonction du rayon de la particule selon la loi suivante :
n(x) = ni + ( nf - ni )( ebx -1) / ( eb -1) pour b non nul.
et n(x) = ni + x×( nf - ni ) pour b=0 (gradient linéaire)
ou x est le rapport r/rext entre le rayon r de la couche considérée et le rayon extérieur rext de la particule (dernière couche). n i est l'indice réel au centre de la particule et nf l'indice à la surface.
b est un coeficient qui permet de modifier la forme du gradient. L'evolution du gradient sera plus rapide proche de la surface pour b>0 et grand. Elle sera plus rapide au centre de la particule pour b<0 et grand en valeur obsolue. Le cas b=0 correspond à une évolution linéaire du gradient du centre à la surface.
La partie imaginaire de l'indice de réfraction est constante dans la particule mais peut-etre différente de 0.
on definit ainsi les paramètres suivants :
exemple de gradient correspondant aux paramètre si dessus :
Et si on change le coeficient b en b=-5 on obtient le gradient suivant :
Le boutton visualisation permet d'enregistrer les paramètres et de générer le fichier de definition des couches comme pour le sous-menu "Quelques couches".

## Calcul

Une fois votre configuration définie, l'option lancer le calcul doit être utilisée. Un message dans la barre de tache informe alors l'utilisateur sur l'état d'avancement du calcul et le résultat apparaît sous forme graphique une fois le calcul terminé.

## Fichier

Outre l'option quitter, ce menu contient les options suivantes :

### Enregistrement du projet

Les résultats de calcul peuvent être sauver sous la forme d'un fichier projet (*.prj), contenant la configuration et le résultat du calcul. Ce fichier peut ensuite être relu par le programme.
Attention : Prenez garde lorsque vous enregistrez votre projet, que la configuration corresponde bien au résultats de calcul affichés. Aprés une modification de la configuration lancez le calcul avant d'enregistrer le projet.

### Charger un projet

Cette option permet de charger le résultat d'un calcul précédent ainsi que la configuration correspondante. Les fichiers de type .prj sont enregistré selon un format propre au programme.

### Exporter les résultats

Les résultats peuvent être exporter sous forme d'un fichier texte (*.dat). Ce fichier est organisé de tel manière qu'il est directement exploitable par le Logiciel Tecplot8. Il contient une entête de deux lignes puis les résultats sous forme de 3 colonnes : cordonnée Z, coordonnée X' et intensité.

## Menu affichage

La boite de dialogue Échelles est accessible par l'option Affichage / Diagramme, ou bien à l'aide du click droit de la sourie dans le graphique. Elle indique les valeurs minimum et maximum du calcul (rubrique Résultats) et permet de définir les bornes utilisé pour la représentation graphique (rubrique Échelle) ainsi que le type d'échelle utilisée (linéaire ou logarithmique).

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mise à jour du 13 décembre 2002