قياس الأشعة السينية شعاع بالاتساق على طول الاتجاهات متعددة باستخدام 2-D شطرنج المرحلة المشبك

الهدف العام من هذا الإجراء ، هو قياس التماسك العرضي لحزمة الأشعة السينية ، عند خط شعاع السنكروترون ، باستخدام قياس التداخل الدرجي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية ، هي أنها يمكن أن تقيس خاصية التماسك لشعاع الأشعة السينية ، في اتجاهات متعددة ، في وقت واحد ، باستخدام تدرجات ثنائية الأبعاد. على الرغم من أن الطريقة قد تم عرضها في خط الشعاع 1-BM ، في مصدر الفوتون المتقدم ، يمكن تطبيقها على أي خط شعاع سنكروترون.

يعد تصنيع حواجز شبكية ثنائية الأبعاد أمرا بالغ الأهمية لقياس ظروف متماسكة خط الشعاع المختلفة. يتطلب إنشاء شبكة الطور أولا تصنيع قالب الطلاء الكهربائي. نقطة البداية لهذا العرض التوضيحي هي قطعة معدة من رقاقة السيليكون.

هذه هي الطبقة الذهبية على وجه العمل للعينة 15 ملم × 15 ملم. على الجانب الآخر من العينة ، توجد نافذة نيتريد السيليكون مقاس 5 ملم × 5 ملليمترات. مزيد من التفاصيل عن العينة ، في هذا المقطع العرضي التخطيطي.

توجد طبقة من السيليكون ، التي تم حفرها ، في صميم العينة. يحتوي جانب العمل من العينة على طبقة من نيتريد السيليكون منخفض الضغط ، تغطي السيليكون. فوق نيتريد السيليكون ، توجد طبقة من الكروم بطول خمسة نانومتر ، ثم طبقة من الذهب 30 نانومتر.

في الجزء السفلي ، تم حفر نيتريد السيليكون لإنشاء نافذة على سطح العمل. ابدأ بأخذ العينة إلى طلاء مقاوم للدوران ، وتحميلها. إيداع محلول مقاومة PMMA ، على جانب الكروم الذهبي من العينة.

قم بتشغيل المغطي الدوار ، لتشكيل فيلم مقاوم ، بالسمك المطلوب. عند الانتهاء ، قم بإزالة العينة من المغطي الدوراني. ضعه على طبق ساخن ، مثبت عند 180 درجة مئوية ، لمدة دقيقة واحدة ، لإزالة المذيب المتبقي من الفيلم.

بعد اكتمال الخبز ، خذ العينة إلى نظام طباعة حجرية شعاع الإلكترون 100 كيلو إلكترون فولت ، وقم بتحميلها في الجهاز. استخدم نظام الطباعة الحجرية لتعريض PMMA لنمط الدرجات. في نمط هذا البروتوكول ، ستتعرض المناطق الحمراء ، وتصبح قابلة للذوبان للمطور.

عند الانتهاء ، استرجع العينة واستعد لتطويرها. انقل العينة إلى غطاء الدخان. هناك ، لديك محلول جاهز من كحول الأيزوبروبيل ، والماء منزوع الأيونات للمطور ، ودورق من كحول الأيزوبروبيل للشطف.

ضع العينة في المطور ، واتركها تغرق ، قبل تحريك الحاوية برفق ، لمدة 30 إلى 40 ثانية ، لتدوير المحلول. مع استمرار عملية التطوير ، يصبح نمط الدرجات على سطح العمل مرئيا. بعد خطوة التطوير ، قم بإزالة العينة وغمرها في دورق من كحول الأيزوبروبيل.

احتفظ بها هناك لمدة 30 ثانية ، مع تحريك الدورق برفق. قم بإزالة العينة وجففها بغاز النيتروجين المتدفق. عندما يتم تطوير العينة وتنظيفها بالكامل ، انتقل إلى الطلاء الكهربائي لشبكة الذهب.

يتطلب ذلك إعداد طلاء كهربائي ، مع دورق ، مملوء بمحلول طلاء كهربائي قائم على كبريتيت الذهب ، يتم تسخينه إلى 40 درجة مئوية ، وأنود شبكي من البلاتين في المحلول ، ومصدر طاقة تيار مباشر. اغمر العينة في محلول كبريتيت الذهب لتكون بمثابة كاثود. ثم قم بتشغيل مصدر طاقة التيار المستمر ، وقم بإعداد التيار المناسب ، لطلاء الذهب بالكهرباء بمعدل الطلاء المطلوب.

عند الوصول إلى السماكة المطلوبة ، أوقف الطلاء الكهربائي ، واشطف العينة بالماء منزوع الأيونات. أخرجي العينة من الشطف وجففيها بالنيتروجين المتدفق. بعد ذلك ، قم بإعداد مذيب ساخن على لوح ساخن لإزالة قالب البوليمر.

اغمر العينة في المذيب واتركها لمدة 15 إلى 30 دقيقة. قم بإزالة العينة ، واستمر في شطفها بكحول الأيزوبروبيل ، وتجفيفها. هذه هي العينة ، بعد اكتمال خطوات إضافة صريف مرحلة رقعة الشطرنج ثنائية الأبعاد.

التقط صور المجهر الإلكتروني الماسح ، للعينة كجزء من الفحص ، لتأكيد فترة الشبكة المطلوبة ودورة العمل وسمك الشبكة. في هذه الصورة ، يتم إمالة نفس الشبكة للخلف 35 درجة ، لتوفير منظور إضافي. استمر في التحضير لقياسات التماسك ، في قفص التجربة في المنشأة.

في هذا العرض التوضيحي ، سوف يمر الشعاع عبر شبكة الطور ، ويسقط على كاشف CCD هذا. عدسة الكائن للكاشف ، خلف لوحة. يستخدم هذا الإعداد هدفا 10 مرات ، مما يساعد على حل أصغر نمط تداخل.

بعد ذلك ، ضع وميض الكاشف للتركيز التقريبي. ضع وميض الكاشف ، على مسافة العمل من العدسة ، هنا حوالي 5.2 ملم. أغلق جميع اللوحات قبل المتابعة إلى غرفة التحكم.

في غرفة التحكم ، ابدأ في ضبط التركيز ، عن طريق ضبط موضع عدسة الكائن عن بعد. مع الإضاءة المحيطة في القفص ، اعرض شاشات غرفة التحكم ، لمراقبة التركيز. بعد ضبط التركيز البؤري، ارجع إلى قفص التجربة.

انقل الكاشف ثنائي الأبعاد إلى مسار شعاع الأشعة السينية ، المشار إليه هنا ، باستخدام شعاع ليزر. قم بتوسيط الحزمة باستخدام مراحل الترجمة الرأسية والأفقية. من أجل إجراء تركيز دقيق ، ضع عينة طور في مسار شعاع الأشعة السينية.

قطعة من الستايروفوم ، موضوعة على مرحلة الشبكة ، كافية. في غرفة التحكم ، راقب نمط تشتت الأشعة السينية ، واضبط موضع العدسة الموضوعية ، حتى يتم تحقيق أعلى حدة للصورة. حان الوقت الآن لتركيب الشبكة لقياسات التماسك.

هذا هو صريف مرحلة رقعة الشطرنج 2D ، بمجرد تركيبه في مكدس مرحلة صريف. انقل شبكة مرحلة رقعة الشطرنج ثنائية الأبعاد ، إلى حيث يتم قياس تماسك الحزمة. من غرفة التحكم ، اضبط مستوى شبكة الطور ، لتكون عمودية ، على شعاع الأشعة السينية.

بعد ذلك ، راقب الصور ، واستخدم مراحل الترجمة الآلية ، لتوسيط الشبكة ، في خط شعاع الأشعة السينية. بعد ذلك ، قم بتدوير الشبكة حول اتجاه شعاع الأشعة السينية. الهدف هو الحصول على قطر نمط رقعة الشطرنج ، على طول اتجاه الشعاع المستعرض محل الاهتمام.

في هذه الحالة ، على طول الاتجاهين الرأسي والأفقي. استمر في الضبط الدقيق ، عن طريق الدوران حول المحور بشكل عمودي على شعاع الأشعة السينية ، لتعظيم فترات مخطط التداخل ، في الاتجاهين الأفقي والرأسي. من غرفة التحكم ، قم بإشراك مرحلة الترجمة لتحريك الكاشف.

أن تضع الحركة الكاشف في أقرب مكان ممكن من شبكة الطور ، على طول اتجاه الحزمة. بمجرد وضعه في مكانه ، قم بتسجيل مخطط التداخل ، مع وقت التعرض المناسب ، هنا أربع ثوان. بعد ذلك ، قم بتشغيل مرحلة الترجمة مرة أخرى ، لتحريك الكاشف.

باستخدام عناصر التحكم في مرحلة الترجمة، قم بتحريكها بزيادة على طول مسار الحزمة، المختارة لإنشاء بيانات كافية. استمر في تسجيل مخططات التداخل ، وتحريك الكاشف ، حتى أقصى مسافة للكشف عن الكاشف. بالنسبة لهذا النظام ، تبلغ المسافة النهائية للكشف حوالي 750 ملم لآخر مخططات التداخل.

لإكمال جمع البيانات، قم بإيقاف تشغيل شعاع الأشعة السينية. بعد ذلك ، باستخدام نفس وقت التعرض ، كما هو الحال بالنسبة لمخططات التداخل ، احصل على صورة إطار داكن. تم قياس مخططات التداخل هذه ، باستخدام شبكة طور رقعة الشطرنج ثنائية الأبعاد ، الموصوفة في بروتوكول النص.

يتوافق مخطط التداخل هذا مع قياسات الرؤية ، عند مسافة تالبوت الأولى على طول خط الانتشار ، بقيمة شبكة إلى مسافة كاشف ، تبلغ 83 ملم. هذا النمط ، هو لمسافة تالبوت الرابعة ، عند 579 ملم. ينتج عن تحويل فورييه سريع للبيانات في مخططات التداخل قمم توافقية ، والتي توفر معلومات عن الطبيعة الدورية لمخطط التداخل.

تقع ذروة الدرجة الصفرية في وسط الصورة ، في وسط مربع أحمر. ذروة الدرجة الأولى عند الصفر درجة ، تقع في وسط مربع أخضر. هناك أربع قمم مستقلة من الدرجة الأولى ، عند الصفر و 45 و 90 و 135 درجة ، والتي يمكن من خلالها الحصول على الرؤية على طول كل اتجاه.

هنا تطور الرؤية ، لدرجة الصفر ، كدالة لمسافة الشبكة إلى الكاشف. البيانات التجريبية مرسومة بدوائر زرقاء. الدوائر الحمراء ، هي بيانات مختارة حول مسافات تالبوت ، لتركيب مغلف غاوسي.

التحليل ، يعطي رابط تماسك ، من 3.6 ميكرومتر. يوفر تحليل مماثل لبيانات الرؤية ، على طول الاتجاهات الأربعة ، هذا التقدير لخريطة التماسك. هناك حاجة فقط إلى مخططات التداخل ، على مسافات التصوير الذاتي ، للحصول على روابط التماسك.

بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون ساعتين ، إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم اختيار الشبكة ، مع الفترة المثلى لكل قياس. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين ، في مجال بصريات الأشعة السينية ، لتطوير بصريات الحفاظ على التماسك ، للجيل القادم ، مصادر الضوء.