DFXM data on CsV3Sb5 collected at 6 ID-C of the Advanced Photon Source of Argonne National Lab

## DFXM data on CsV3Sb5 collected at 6 ID-C of the Advanced Photon Source of Argonne National Lab ##Overview This repository contains darkfield X-ray microscopy images of CsV3Sb5 collected at the (1/2 1/2 1/4), (1/2 1/2 1/2), (1 1 2), and (2 2 0) Bragg peaks. The experiment was conducted at Sector 6-ID-C of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory in March of 2023. Corresponding APS beamline scientist: Zahir Islam # Data Structure The data is labeled with a prefix to establish the author, experiment type, and experiment date: JPlumb-DFXM-Mar2023 Within each experimental folder, there are several subdirectories that contain relevant experimental files: "data" Folder: Contains subfolders labeled by scan numbers in the format S### (e.g., S001, S002). Raw data is collected and stored as 16-bit grayscale TIFF images. Each scan represents either a single rocking curve imaging (RCI) scan, with a stack of images that were taken at various theta positions for a given sample location and two theta Bragg angle, or a time series scan that contains a stack of images taken over time, at a static theta position, and with variying sample temperature. See Scan Group description below to learn which type of scan each folder represents. "logs" Folder: Contains experimental logbooks. "structureFiles" Folder: Contains .cif files with lattice parameters of different material structures (alpha and beta phases of NaMnO2). "referenceImages" Folder: Includes optical microscope images of the sample in the as-measured state for reference. "motors" Folder: Contains CSV files corresponding to each scan folder. These files include motor positions (theta, two-theta, XYZ) and other relevant experimental parameters. "scripts" Folder: Contains basic analysis scripts for different scan groupings. Scans are grouped based on similarities and the intent behind their measurements. "cryostatData" Folder: Contains data from the cryostat, recording sample temperature at various times throughout the experiment. "results" Folder: Contains pre-processed maximum intensity projection images for each scan, providing a quick overview of the collected data. December 2023 ExperimentScan Groups Scan Group A: hkl - (0.5, 0.5, 0.25) # of Scans - 1 Scan #s - 1 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 10 seconds X-ray Energy - 20 keV Total Magnification - 26x Effective Pixel Size - 2.115 um/pixel Description - Single scan used for quick code testing. Scan Group B: hkl - (0.5, 0.5, 0.25) # of Scans - 121 Scan #s - 1 to 121 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 10 seconds X-ray Energy - 20 keV Total Magnification - 26x Effective Pixel Size - 2.115 um/pixel Description - 0.25L peak RCI scans collected over an array of sample locations Scan Group C: hkl - (0.5, 0.5, 0.5) # of Scans - 121 Scan #s - 122 to 242 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 10 seconds X-ray Energy - 20 keV Total Magnification - 26x Effective Pixel Size - 2.115 um/pixel Description - 0.5L peak RCI scans collected over an array of sample locations Scan Group D: hkl - (1, 1, 2) # of Scans - 1 Scan #s - 243 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 25 seconds X-ray Energy - 20 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - High-resolution, fine RCI of structural peak Scan Group E: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 1 Scan #s - 244 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - High-resolution, fine RCI of structural peak Scan Group F: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 3 Scan #s - 245 to 247 Temperature - 3.2 K Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Coarse RCI of structural peak taken at 3 x positions at 3.2 K Scan Group G: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 3 Scan #s - 248 to 250 Temperature - 87 K Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Coarse RCI of structural peak taken at 3 x positions at 87 K Scan Group H: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 3 Scan #s - 251 to 253 Temperature - 120 K Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Coarse RCI of structural peak taken at 3 x positions at 120 K Scan Group I: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 6 Scan #s - 254 to 259 Temperature - 93 K, 94 K, 94.1 K, 94.2 K, 94.3 K, 94.4 K Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Coarse RCI taken at various temperatures through the transition (warming) Scan Group J: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 1 Scan #s - Temperature - Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Static theta images taken continuously during warming from 89.4 K and up Scan Group K: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 1 Scan #s - Temperature - Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Static theta images taken continuously during warming from 96 K and up Scan Group L: hkl - (2, 2, 0) # of Scans - 1 Scan #s - Temperature - Exposure Time - 5 seconds X-ray Energy - 22 keV Total Magnification - 130x Effective Pixel Size - 0.050 um/pixel Description - Static theta images taken continuously during warming from 126 K and up # Data Processing and Analysis Standard DFXM data processing involves fitting a Gaussian curve to the theta-dependent intensity curve of each pixel in a rocking curve imaging scan. Plotting various gaussian fit parameters for each pixel creates parameter maps that highlight different sources of contrast. Basic analysis scripts (ex. MR23_SGA_basicAnalysis.py) are included for all scan groups in this repository. All analysis is done in Python 3, using various free packages and self-defined scripts are stored in a sub folder named DiffractionMaster. The code is updated as of June 2024. # Contact Information For any questions or further information, please contact: Jayden C. Plumb: [e-mail] This dataset and associated documentation are part of research conducted at the Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory and funded through the National Science Foundation and Department of Energy and under the supervision of host institution UC Santa Barbara. Please cite appropriately if used in your work.## 美国阿贡国家实验室先进光子源6-ID-C束线采集的CsV₃Sb₅暗场X射线显微镜（darkfield X-ray microscopy, DFXM）数据 ## 概述 本仓库包含2023年3月于美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）先进光子源（Advanced Photon Source, APS）6-ID-C束线采集的CsV₃Sb₅的DFXM图像，实验针对(1/2 1/2 1/4)、(1/2 1/2 1/2)、(1 1 2)及(2 2 0)布拉格峰（Bragg peak）开展。本实验的APS束线负责人为Zahir Islam。 # 数据结构 数据集以统一前缀标识作者、实验类型与实验日期： JPlumb-DFXM-Mar2023 每个实验文件夹下包含若干子目录，用于存储相关实验文件： 1. **"data"文件夹**：包含以S###格式（如S001、S002）命名的扫描号子文件夹。原始数据以16位灰度TIFF图像格式存储。每个扫描对应两类实验之一：一类为单次摇摆曲线成像（rocking curve imaging, RCI）扫描，包含针对特定样品位置与二theta布拉格角，在不同theta位置采集的图像栈；另一类为时间序列扫描，包含在固定theta位置、样品温度可变的条件下，随时间采集的图像栈。各扫描文件夹对应的扫描类型详见下文扫描组说明。 2. **"logs"文件夹**：存储实验日志。 3. **"structureFiles"文件夹**：包含不同材料结构（如NaMnO₂的α相和β相）的晶格参数CIF（.cif）文件。 4. **"referenceImages"文件夹**：包含样品实测原始状态下的光学显微镜图像，用于参考对照。 5. **"motors"文件夹**：存储与每个扫描文件夹对应的CSV文件，其中包含电机位置（theta、two-theta、XYZ）及其他相关实验参数。 6. **"scripts"文件夹**：包含针对不同扫描分组的基础分析脚本。扫描按实验相似性与测量意图进行分组。 7. **"cryostatData"文件夹**：存储低温恒温器采集的数据，记录实验全程不同时刻的样品温度。 8. **"results"文件夹**：包含每个扫描的预处理最大强度投影图像，可快速概览采集到的数据。 # 2023年12月实验 扫描组说明 ##### 扫描组A： 布拉格晶面hkl：(0.5, 0.5, 0.25) 扫描总数：1 扫描编号：1 实验温度：3.2 K 曝光时长：10秒 X射线能量：20 keV 总放大倍率：26x 有效像素尺寸：2.115 μm/像素 说明：用于快速代码测试的单次扫描。 ##### 扫描组B： 布拉格晶面hkl：(0.5, 0.5, 0.25) 扫描总数：121 扫描编号：1至121 实验温度：3.2 K 曝光时长：10秒 X射线能量：20 keV 总放大倍率：26x 有效像素尺寸：2.115 μm/像素 说明：针对一系列样品位置采集的0.25L峰RCI扫描。 ##### 扫描组C： 布拉格晶面hkl：(0.5, 0.5, 0.5) 扫描总数：121 扫描编号：122至242 实验温度：3.2 K 曝光时长：10秒 X射线能量：20 keV 总放大倍率：26x 有效像素尺寸：2.115 μm/像素 说明：针对一系列样品位置采集的0.5L峰RCI扫描。 ##### 扫描组D： 布拉格晶面hkl：(1, 1, 2) 扫描总数：1 扫描编号：243 实验温度：3.2 K 曝光时长：25秒 X射线能量：20 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：针对结构峰的高分辨率精细RCI扫描。 ##### 扫描组E： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：1 扫描编号：244 实验温度：3.2 K 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：针对结构峰的高分辨率精细RCI扫描。 ##### 扫描组F： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：3 扫描编号：245至247 实验温度：3.2 K 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：在3.2 K下，针对3个x位置采集的结构峰粗粒度RCI扫描。 ##### 扫描组G： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：3 扫描编号：248至250 实验温度：87 K 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：在87 K下，针对3个x位置采集的结构峰粗粒度RCI扫描。 ##### 扫描组H： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：3 扫描编号：251至253 实验温度：120 K 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：在120 K下，针对3个x位置采集的结构峰粗粒度RCI扫描。 ##### 扫描组I： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：6 扫描编号：254至259 实验温度：93 K、94 K、94.1 K、94.2 K、94.3 K、94.4 K 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：在相变升温过程中，不同温度下采集的粗粒度RCI扫描。 ##### 扫描组J： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：1 扫描编号：（未标注） 实验温度：（未标注） 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：从89.4 K开始升温过程中，连续采集的静态theta图像。 ##### 扫描组K： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：1 扫描编号：（未标注） 实验温度：（未标注） 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：从96 K开始升温过程中，连续采集的静态theta图像。 ##### 扫描组L： 布拉格晶面hkl：(2, 2, 0) 扫描总数：1 扫描编号：（未标注） 实验温度：（未标注） 曝光时长：5秒 X射线能量：22 keV 总放大倍率：130x 有效像素尺寸：0.050 μm/像素 说明：从126 K开始升温过程中，连续采集的静态theta图像。 # 数据处理与分析 标准DFXM数据处理流程为：对摇摆曲线成像扫描中每个像素的theta相关强度曲线拟合高斯曲线。为每个像素绘制各类高斯拟合参数即可生成参数图，用于凸显不同对比度来源。 本仓库为所有扫描组提供了基础分析脚本（例如MR23_SGA_basicAnalysis.py）。所有分析基于Python 3开发，使用各类开源工具包，自定义脚本存储于名为DiffractionMaster的子文件夹中。代码更新至2024年6月。 # 联系方式 如有任何疑问或进一步需求，请联系： Jayden C. Plumb：[e-mail] 本数据集及相关文档属于美国阿贡国家实验室先进光子源的研究项目，由美国国家科学基金会与能源部资助，加州大学圣巴巴拉分校作为依托单位开展研究。若在您的工作中使用本数据集，请按规范引用。