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Using High Resolution Computed Tomography to Visualize the Three Dimensional Structure and Function of Plant Vasculature

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Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Lawrence Berkeley National Lab

Lawrence Berkeley National Laboratory

Determining how environmentally important trace metals are sequestered in soils at the molecular scale is critical to developing a solid scientific basis for maintaining soil quality and formulating effective remediation strategies. The speciation of Zn and Ni in ferromanganese nodules from loess soils of the Mississippi Basin was determined by a synergistic use of three noninvasive synchrotron-based techniques: X-ray microfluorescence (microXRF), X-ray microdiffraction (microXRD), and extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS). We show that Ni is distributed between goethite (alpha-FeOOH) and the manganese oxide lithiophorite, whereas Zn is bound to goethite, lithiophorite, phyllosilicates, and the manganese oxide birnessite. The selective association of Ni with only iron and manganese oxides is an explanation for its higher partitioning in nodules over the soil clay matrix reported from soils worldwide. This could also explain the observed enrichment of Ni in oceanic manganese nodules. The combination of these three techniques provides a new method for determining trace metal speciation in both natural and contaminated environmental materials.

Molecular-scale speciation of Zn and Ni in soil ferromanganese nodules from loess soils of the Mississippi Basin.

Comment l&#39;environnement important d&eacute;terminant des m&eacute;taux-traces sont s&eacute;questr&eacute;s dans les sols &agrave; l&#39;&eacute;chelle mol&eacute;culaire sont essentiels &agrave; l&#39;&eacute;laboration d&#39;une base scientifique solide pour maintenir la qualit&eacute; du sol et de formuler des strat&eacute;gies d&#39;assainissement efficace. La sp&eacute;ciation du Zn et Ni dans les nodules de ferromangan&egrave;se de sols de loess du bassin du Mississippi a &eacute;t&eacute; d&eacute;termin&eacute;e par une utilisation synergique des trois techniques de base synchrotron non invasives : microfluorescence de rayons x (microXRF), x-ray microdiffraction (microXRD) et prolong&eacute;e spectroscopie de structure fine d&#39;absorption x (EXAFS). Nous montrons que Ni est r&eacute;parti entre la goethite (alpha-FeOOH) et le lithiophorite de l&#39;oxyde de mangan&egrave;se, tandis que le Zn est li&eacute; &agrave; la goethite, lithiophorite, phyllosilicates et la birnessite de l&#39;oxyde de mangan&egrave;se. L&#39;association s&eacute;lective de nickel avec seulement des oxydes de fer et de mangan&egrave;se est une explication de sa r&eacute;partition plus &eacute;lev&eacute;es dans les nodules sur la matrice argileuse du sol a signal&eacute; des sols dans le monde entier. Ceci pourrait &eacute;galement expliquer l&#39;enrichissement observ&eacute; Ni dans les nodules de mangan&egrave;se oc&eacute;anique. La combinaison de ces trois techniques fournit une nouvelle m&eacute;thode pour d&eacute;terminer la sp&eacute;ciation des m&eacute;taux traces dans les mat&eacute;riaux environnementaux naturels et contamin&eacute;s.

&Eacute;chelle mol&eacute;culaire sp&eacute;ciation de Zn et de Ni dans les nodules de ferromangan&egrave;se de sol provenant des sols de loess du bassin du Mississippi.

Determinante come ecologicamente importante traccia metalli sono sequestrati in suoli a scala molecolare &egrave; fondamentali per lo sviluppo di una solida base scientifica per mantenere la qualit&agrave; del suolo e la formulazione di strategie efficaci di bonifica. La speciazione di Zn e Ni in noduli di ferromanganese da suoli loess del bacino del Mississippi &egrave; stata determinata da un uso sinergico di tre tecniche non invasive basate su sincrotrone: microfluorescence dei raggi x (microXRF), microdiffraction a raggi x (microXRD) ed estesa struttura fine spettroscopia a raggi x assorbimento (EXAFS). Mostriamo che Ni &egrave; distribuito tra goethite (alfa-Feo Oh) e il lithiophorite di ossido di manganese, mentre Zn &egrave; associato a goethite, lithiophorite, phyllosilicates e il birnessite di ossido di manganese. L&#39;associazione selettiva di Ni con solo gli ossidi di ferro e manganese &egrave; una spiegazione per la sua maggiore di partizionamento in noduli sopra la matrice di argilla del suolo segnalata da terreni in tutto il mondo. Questo potrebbe spiegare anche l&#39;arricchimento osservato di Ni in noduli di manganese oceanica. La combinazione di queste tre tecniche fornisce un nuovo metodo per determinare la speciazione metallo traccia in materiali dell&#39;ambiente contaminati e naturali.

Su scala molecolare speciazione di Zn e Ni in noduli ferromanganese terreno da suoli loess del bacino del Mississippi.

Oligometales como ambientalmente importante determinante est&aacute;n secuestrados en suelos a escala molecular es fundamental para el desarrollo de una s&oacute;lida base cient&iacute;fica para mantener la calidad del suelo y formulaci&oacute;n de estrategias de remediaci&oacute;n eficaz. La especiaci&oacute;n de Zn y Ni en n&oacute;dulos de ferromanganeso de suelos de la cuenca del Mississippi de loess se determin&oacute; mediante un uso sin&eacute;rgico de tres t&eacute;cnicas no invasivas basadas en el sincrotr&oacute;n: rayos x microfluorescence (microXRF), microdiffraction de rayos x (microXRD) y espectroscop&iacute;a de estructura fina de absorci&oacute;n de rayos x extendido (EXAFS). Mostramos que Ni se distribuye entre la Goethita (alfa-FeOOH) y el lithiophorite de &oacute;xido de manganeso, mientras que el Zn est&aacute; ligada a la Goethita, filosilicatos, lithiophorite y el birnessite de &oacute;xido de manganeso. La asociaci&oacute;n selectiva de Ni con s&oacute;lo los &oacute;xidos de hierro y manganeso es una explicaci&oacute;n para su partici&oacute;n superior en n&oacute;dulos sobre la matriz de arcilla del suelo de suelos en todo el mundo. Esto tambi&eacute;n podr&iacute;a explicar el enriquecimiento observado de Ni en n&oacute;dulos de manganeso oce&aacute;nica. La combinaci&oacute;n de estas tres t&eacute;cnicas proporciona un nuevo m&eacute;todo para la determinaci&oacute;n de la especiaci&oacute;n de metales traza en materiales del medio ambiente naturales y contaminados.

Especiaci&oacute;n de escala molecular de Zn y Ni en n&oacute;dulos de ferromanganeso de suelo de suelos de loess de la cuenca del Mississippi.

Beamline 10.3.2 presso l&#39;ALS &egrave; una linea di piegatura-magnete progettata principalmente per il lavoro sui problemi ambientali che coinvolgono la posizione e la speciazione di metalli pesanti. Esso offre una combinazione unica di mapping di fluorescenza a raggi x, raggi x microspectroscopy e diffrazione di raggi-X-micro. L&#39;ottica consentono all&#39;utente di commercio dimensione spot per il flusso in un intervallo di dimensione di 5-17 microm in un campo di energia di keV-3-17. La messa a fuoco utilizza una coppia di specchio Kirkpatrick-Baez a una fonte virtuale di dimensioni variabili sul campione di immagine. Pertanto, l&#39;utente pu&ograve; ridurre la dimensione effettiva della sorgente, riducendo cos&igrave; la dimensione della spot sul campione, al costo di flusso. Questo disaccoppiamento dalla fonte reale permette anche qualche indipendenza dal movimento della fonte. Il mapping di fluorescenza a raggi x viene eseguito con una fase continua scansione che evita il tempo overhead generato da schemi di mapping passo-e-ripetizione. Le speciali caratteristiche di questa linea sono risultati descritti e alcuni scientifici illustrati.

Beamline 10.3.2 a ALS: un duro microprobe a raggi x per ambientali e scienze dei materiali.

Beamline 10.3.2 at the ALS is a bend-magnet line designed mostly for work on environmental problems involving heavy-metal speciation and location. It offers a unique combination of X-ray fluorescence mapping, X-ray microspectroscopy and micro-X-ray diffraction. The optics allow the user to trade spot size for flux in a size range of 5-17 microm in an energy range of 3-17 keV. The focusing uses a Kirkpatrick-Baez mirror pair to image a variable-size virtual source onto the sample. Thus, the user can reduce the effective size of the source, thereby reducing the spot size on the sample, at the cost of flux. This decoupling from the actual source also allows for some independence from source motion. The X-ray fluorescence mapping is performed with a continuously scanning stage which avoids the time overhead incurred by step-and-repeat mapping schemes. The special features of this beamline are described, and some scientific results shown.

Beamline 10.3.2 at ALS: a hard X-ray microprobe for environmental and materials sciences.

Beamline 10.3.2 &agrave; l&#39;ALS est une ligne de pliage-aimant con&ccedil;ue principalement pour le travail sur les probl&egrave;mes environnementaux concernant l&#39;emplacement et la sp&eacute;ciation des m&eacute;taux lourds. Il offre une combinaison unique de mappage de fluorescence de rayons x, rayons x microspectroscopie et micro-X-ray diffraction. L&#39;optique permettent &agrave; l&#39;utilisateur d&#39;&eacute;changer la taille du spot pour le flux dans une gamme de taille de 5 &agrave; 17 microm dans une gamme d&#39;&eacute;nergie de keV-3-17. La mise au point utilise une paire de miroir Kirkpatrick-Baez afin d&#39;imager une source virtuelle de taille variable sur l&#39;&eacute;chantillon. Ainsi, l&#39;utilisateur peut r&eacute;duire la taille apparente de la source, ce qui r&eacute;duit la taille de tache sur l&#39;&eacute;chantillon, au d&eacute;triment du flux. Ce d&eacute;couplage de la source r&eacute;elle permet &eacute;galement pour certains l&#39;ind&eacute;pendance entre le mouvement de la source. Le mappage de fluorescence de rayons x est r&eacute;alis&eacute; avec une &eacute;tape en continu de balayage qui &eacute;vite le temps frais g&eacute;n&eacute;raux engag&eacute; par les r&eacute;gimes de cartographie de l&#39;&eacute;tape-et de r&eacute;p&eacute;tition. Les particularit&eacute;s de cette ligne de faisceaux sont d&eacute;crites et certains scientifiques r&eacute;sultats affich&eacute;s.

Beamline 10.3.2 &agrave; ALS: une microsonde aux rayons x dure pour environnement et sciences des mat&eacute;riaux.

L&iacute;nea 10.3.2 la ALS es una l&iacute;nea curva-im&aacute;n dise&ntilde;ada sobre todo para el trabajo sobre los problemas ambientales, ubicaci&oacute;n y especiaci&oacute;n de metales pesados. Ofrece una combinaci&oacute;n &uacute;nica de mapeo de fluorescencia de rayos x, rayos x microespectroscop&iacute;a y difracci&oacute;n de rayos-X-micro. La &oacute;ptica permite al comercio tama&ntilde;o de punto para el flujo en un rango de tama&ntilde;o de 5-17 microm en un rango de 3-17 keV. El enfoque utiliza un par de espejo de Kirkpatrick Baez a la imagen una fuente virtual de tama&ntilde;o variable sobre la muestra. As&iacute;, el usuario puede reducir el tama&ntilde;o efectivo de la fuente, lo que reduce el tama&ntilde;o del spot en la muestra, a costa de flujo. Esta disociaci&oacute;n de la fuente real tambi&eacute;n permite cierta independencia de movimiento de la fuente. La asignaci&oacute;n de fluorescencia de rayos x se realiza con una etapa de exploraci&oacute;n continua que evita el tiempo arriba incurrido por esquemas de asignaci&oacute;n de paso y repetici&oacute;n. Las caracter&iacute;sticas especiales de esta l&iacute;nea son resultados descritos y algunos cient&iacute;ficos que se muestran.

L&iacute;nea 10.3.2 ALS: un duro microsonda de rayos x para medio ambiente y Ciencias de los materiales.

At the Advanced Light Source, three protein crystallography beamlines have been built that use as a source one of the three 6 T single-pole superconducting bending magnets (superbends) that were recently installed in the ring. The use of such single-pole superconducting bend magnets enables the development of a hard X-ray program on a relatively low-energy 1.9 GeV ring without taking up insertion-device straight sections. The source is of relatively low power but, owing to the small electron beam emittance, it has high brightness. X-ray optics are required to preserve the brightness and to match the illumination requirements for protein crystallography. This was achieved by means of a collimating premirror bent to a plane parabola, a double-crystal monochromator followed by a toroidal mirror that focuses in the horizontal direction with a 2:1 demagnification. This optical arrangement partially balances aberrations from the collimating and toroidal mirrors such that a tight focused spot size is achieved. The optical properties of the beamline are an excellent match to those required by the small protein crystals that are typically measured. The design and performance of these new beamlines are described.

Suite of three protein crystallography beamlines with single superconducting bend magnet as the source.

Le synchrotron de pointe, trois faisceaux de cristallographie de prot&eacute;ines ont &eacute;t&eacute; construits qui utilisent comme source un des trois 6 T unipolaire flexion aimants supraconducteurs (superbends) qui ont &eacute;t&eacute; r&eacute;cemment install&eacute;s dans le ring. L&#39;utilisation de ces aimants de courbure supraconducteurs unipolaire permet le d&eacute;veloppement d&#39;un programme de rayons x dur sur un anneau de GeV 1,9 relativement faible consommation d&#39;&eacute;nergie sans prendre les sections droites-dispositif d&#39;insertion. La source est d&#39;une puissance relativement faible, mais, en raison de l&#39;&eacute;mittance du faisceau &eacute;lectronique petit, il a une luminosit&eacute; &eacute;lev&eacute;e. Optique des rayons x sont n&eacute;cessaires pour pr&eacute;server la luminosit&eacute; et pour r&eacute;pondre aux exigences d&#39;&eacute;clairage pour la cristallographie des prot&eacute;ines. Ceci a &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute; au moyen d&#39;un collimateur premirror pli&eacute; &agrave; une parabole de l&#39;avion, un monochromateur double cristal suivie d&#39;un miroir toro&iuml;dal qui se concentre dans le sens horizontal avec une demagnification de 2:1. Cet arrangement optique soldes partiellement les aberrations des collimation et toro&iuml;daux miroirs tels qu&#39;une taille de spot concentr&eacute;e serr&eacute;e est r&eacute;alis&eacute;e. Les propri&eacute;t&eacute;s optiques de la source de rayonnement sont un excellent match &agrave; celles requises par les cristaux de petite prot&eacute;ine qui sont g&eacute;n&eacute;ralement mesur&eacute;s. La conception et la performance de ces nouveaux faisceaux de lumi&egrave;re sont d&eacute;crites.

Suite de trois faisceaux de cristallographie de prot&eacute;ines avec aimant supraconducteur unique de pliage comme source.

Presso la fonte di luce avanzata, tre proteina cristallografia linea di fascio rettilinea &egrave; state costruite che utilizzano come fonte di uno dei tre 6 T single-pole bending magneti superconduttori (superbends) che sono stati recentemente installati nell&#39;anello. L&#39;uso di magneti superconduttori di curvatura tali unipolare consente lo sviluppo di un programma di raggi x duro su un anello di GeV 1,9 relativamente bassa energia senza occupare sezioni diritte del dispositivo di inserimento. La fonte &egrave; di relativamente bassa potenza ma, a causa il emittance fascio di elettroni piccolo, ha alta luminosit&agrave;. Ottica a raggi x sono necessari per preservare la luminosit&agrave; e per abbinare i requisiti di illuminazione per la cristallografia della proteina. Questo &egrave; stato ottenuto tramite un collimatore premirror piegato a una parabola di aereo, un cristallo doppio monocromatore seguita da uno specchio toroidale che si concentra in direzione orizzontale con un demagnification di 2:1. Questa disposizione ottica bilancia parzialmente aberrazioni da specchi collimatore e toroidali tale che un tight spot size focalizzata &egrave; raggiunto. Le propriet&agrave; ottiche della beamline sono un&#39;eccellente partita a quelle richieste da cristalli di piccole proteine che in genere vengono misurati. Il design e le prestazioni di questi nuovi linea di fascio rettilinea sono descritti.

Suite di tre proteine cristallografia linea di fascio rettilinea con singolo magnete superconduttore curva come origine.

En la fuente de luz de avanzada, se han construido tres l&iacute;neas de Cristalograf&iacute;a de prote&iacute;nas que utilizan como fuente de los tres 6 T unipolar flexi&oacute;n imanes superconductores (superbends) que recientemente se instalaron en el ring. El uso de estos imanes superconductores de curva unipolar permite el desarrollo de un duro programa de rayos x en un anillo de GeV 1.9 de relativamente poca energ&iacute;a sin ocupar zonas rectas del dispositivo de inserci&oacute;n. Es la fuente de energ&iacute;a relativamente baja, pero debido a la emitancia de viga peque&ntilde;a electr&oacute;nica, tiene alto brillo. &Oacute;ptica de rayos x est&aacute;n obligados a conservar el brillo y los requisitos de la iluminaci&oacute;n para la Cristalograf&iacute;a de prote&iacute;nas. Esto se logra por medio de un premirror de colimaci&oacute;n a una par&aacute;bola de plano, un monocromador de doble cristal, seguido por un espejo toroidal que se centra en la direcci&oacute;n horizontal con una demagnification de 2:1. Este arreglo &oacute;ptico equilibra parcialmente las aberraciones de los espejos de colimaci&oacute;n y toroidales que se consigue un tama&ntilde;o de punto enfocado firmemente. Las propiedades &oacute;pticas de la l&iacute;nea son un excelente partido a las exigidas por los cristales de prote&iacute;na que normalmente se miden. El dise&ntilde;o y el rendimiento de estas nuevas l&iacute;neas se describen.

Conjunto de tres l&iacute;neas de Cristalograf&iacute;a de prote&iacute;nas con solo im&aacute;n superconductor de curva como la fuente.

A new facility for high-pressure diffraction and spectroscopy using diamond anvil high-pressure cells has been built at the Advanced Light Source on beamline 12.2.2. This beamline benefits from the hard X-radiation generated by a 6 T superconducting bending magnet (superbend). Useful X-ray flux is available between 5 keV and 35 keV. The radiation is transferred from the superbend to the experimental enclosure by the brightness-preserving optics of the beamline. These optics are comprised of a plane parabola collimating mirror, followed by a Kohzu monochromator vessel with Si(111) crystals (E/DeltaE approximately equal 7000) and W/B4C multilayers (E/DeltaE approximately equal 100), and then a toroidal focusing mirror with variable focusing distance. The experimental enclosure contains an automated beam-positioning system, a set of slits, ion chambers, the sample positioning goniometry and area detector (CCD or image-plate detector). Future developments aim at the installation of a second endstation dedicated to in situ laser heating and a dedicated high-pressure single-crystal station, applying both monochromatic and polychromatic techniques.

A beamline for high-pressure studies at the Advanced Light Source with a superconducting bending magnet as the source.

Une nouvelle installation pour la spectroscopie &agrave; l&#39;aide les cellules &agrave; haute pression d&#39;enclume de diamant et de diffraction haute pression a &eacute;t&eacute; construite &agrave; l&#39;Advanced Light Source sur beamline 12.2.2. Cette ligne de faisceaux b&eacute;n&eacute;ficie le dur rayons x g&eacute;n&eacute;r&eacute; par un 6 T aimant (superbend) de d&eacute;pliement supraconductrice en supraconduction. Flux de rayons x utile est disponible entre 5 keV et 35 keV. Le rayonnement est transf&eacute;r&eacute; de la superbend &agrave; l&#39;enceinte exp&eacute;rimentale par l&#39;optique de maintien de la luminosit&eacute; de la source de rayonnement. Ces optiques sont compos&eacute;s d&#39;une parabole d&#39;avion collimatrice miroir, suivi par un navire de monochromateur Kohzu avec cristaux de Cu (E/DeltaE approximativement &eacute;gal 7000) et W/B4C multicouches (E/DeltaE &eacute;gale 100 environ), puis un miroir toro&iuml;dal de mise au point &agrave; distance de focalisation de la variable. L&#39;enceinte exp&eacute;rimentale contient un syst&egrave;me de poutre-positionnement automatis&eacute;, une s&eacute;rie de fentes chambres ion, goniom&eacute;trie positionnement d&#39;&eacute;chantillon et le d&eacute;tecteur de zone (d&eacute;tecteur de CCD ou plaque d&#39;image). Les d&eacute;veloppements futurs visent &agrave; l&#39;installation d&#39;une deuxi&egrave;me endstation d&eacute;di&eacute;e au laser in situ de chauffage et une station d&eacute;di&eacute;e de monocristaux &agrave; haute pression, application des techniques tant monochromes et polychromes.

Une source de rayonnement pour les &eacute;tudes &agrave; haute pression &agrave; l&#39;Advanced Light Source avec un aimant supraconducteur de flexion comme source.

Un nuovo impianto per diffrazione ad alta pressione e spettroscopia usando le cellule ad alta pressione di incudine del diamante &egrave; stato costruito presso la sorgente di luce avanzata su beamline 12.2.2. Questo beamline beneficia il duro X-radiation generato da un 6 T superconduttore flessione magnete (superbend). Utile flusso di raggi x &egrave; disponibile tra 5 keV e 35 keV. La radiazione viene trasferita dalla superbend alla recinzione sperimentale dall&#39;ottica della beamline preservare luminosit&agrave;. Queste ottiche sono costituite da una parabola piano collimazione specchio, seguita da una nave di monocromatore Kohzu con cristalli Si(111) (E/DeltaE approssimativamente uguale 7000) e W/B4C multistrato (E/DeltaE approssimativamente uguale 100) e poi un toroidale messa a fuoco con distanza di messa a fuoco variabile. Il recinto sperimentale contiene un sistema automatico di posizionamento fascio, una serie di fessure, ion chambers, il posizionamento goniometria campione e rilevatore di zona (rivelatore CCD o immagine-piastra). Futuri sviluppi mirano all&#39;installazione di un secondo endstation dedicato al riscaldamento di laser in situ e una stazione dedicata di singolo-cristallo ad alta pressione, applicando le tecniche sia monocromatiche sia policromatiche.

Beamline per studi ad alta pressione presso la sorgente di luce avanzata con un magnete superconduttore di piegatura come fonte.

Un nuevo mecanismo para difracci&oacute;n de alta presi&oacute;n y espectroscopia usando las c&eacute;lulas de alta presi&oacute;n de yunque de diamante se ha construido en la fuente de luz de avanzada en la l&iacute;nea 12.2.2. Esta l&iacute;nea se beneficia de la X-radiaci&oacute;n duro generado por un 6 T superconductores flexi&oacute;n im&aacute;n (superbend). &Uacute;til flujo de rayos x est&aacute; disponible entre 5 keV y 35 keV. La radiaci&oacute;n se transfiere desde el superbend al recinto experimental mediante la &oacute;ptica de preservaci&oacute;n de brillo de la l&iacute;nea. Estos &oacute;ptica constan de una par&aacute;bola de plano colimar el espejo, seguido por un buque de monocromador de Kohzu con cristales de Si(111) (E/DeltaE aproximadamente igual 7000) y W/B4C multicapas (E/DeltaE aproximadamente igual 100) y un espejo de concentraci&oacute;n toroidal con variable distancia de enfoque. Recinto experimental contiene un sistema automatizado de posicionamiento de la viga, un conjunto de rendijas, c&aacute;maras de iones, la goniometr&iacute;a posicionamiento muestra y &aacute;rea detector (detector CCD o placa de la imagen). Futuros desarrollos tienen como objetivo la instalaci&oacute;n de un segundo endstation dedicada a l&aacute;ser in situ calefacci&oacute;n y una estaci&oacute;n de monocristal alta presi&oacute;n dedicada, aplicando t&eacute;cnicas monocrom&aacute;ticas y policrom&aacute;ticas.

Una l&iacute;nea de estudios de alta presi&oacute;n en la fuente de luz de avanzada con un im&aacute;n superconductor de flexi&oacute;n como la fuente.

Nous avons utilis&eacute; en acier inoxydable poli comme un substrat de miroir pour fournir la focalisation des rayons x mous dans la r&eacute;flexion de p&acirc;turage-incidence. La question cruciale de la qualit&eacute; de la surface de l&#39;acier, poli et enduit d&#39;or, est discut&eacute;e en d&eacute;tail. Une comparaison est faite sur une surface de nickel poli, or-enduit, autocatalytique, qui offre un fini plus lisse. Nous avons utilis&eacute; les distributions de surface hauteur, mesur&eacute;e avec un microscope interf&eacute;rom&eacute;trique et compl&eacute;t&eacute;es par des mesures de microscope &agrave; force atomique, pour calculer la densit&eacute; spectrale de puissance, puis d&#39;&eacute;valuer la rugosit&eacute; de la surface. Les effets de la rugosit&eacute; en r&eacute;duisant la r&eacute;flectivit&eacute; sp&eacute;culaire ont &eacute;t&eacute; v&eacute;rifi&eacute;es par des mesures de rayons x mous.

Rugosit&eacute; de la surface des miroirs d&#39;acier inoxydable de focalisation des rayons x mous.

Abbiamo usato come un substrato specchio in acciaio inox lucidato per fornire la messa a fuoco dei raggi x molli in riflessione e incidenza di pascolo. La questione fondamentale della qualit&agrave; della superficie dell&#39;acciaio, lucido e ricoperto con oro, &egrave; discusso in dettaglio. Un confronto &egrave; fatto su una superficie di nichel lucido, rivestito d&#39;oro, electroless, che fornisce una finitura liscia. Abbiamo utilizzato le distribuzioni di altezza superficie, misurata con un microscopio interferometrico e completata da misurazioni del microscopio a forza atomica, per calcolare la densit&agrave; spettrale di potenza e quindi di valutare la rugosit&agrave; superficiale. Gli effetti della rugosit&agrave; nel ridurre la riflettivit&agrave; speculare sono stati verificati da misurazioni soft-x-ray.

Rugosit&agrave; superficiale degli specchi in acciaio inox per mettere a fuoco i raggi x molli.

Hemos utilizado acero inoxidable pulido como un sustrato de espejo para proporcionar el enfoque de rayos x blandos en la reflexi&oacute;n de la incidencia de pastoreo. La cuesti&oacute;n cr&iacute;tica de la calidad de la superficie del acero, pulido y recubierta de oro, se discute en detalle. Se realiz&oacute; una comparaci&oacute;n a una superficie de n&iacute;quel pulido, recubierto de oro, niquel, que proporciona un acabado m&aacute;s liso. Utilizar las distribuciones de la altura de la superficie, medimos con un microscopio de interferometr&iacute;a y complementado con medidas de microscopio de fuerza at&oacute;mica, para calcular la densidad espectral de potencia y luego evaluar la rugosidad de la superficie. Los efectos de la rugosidad en la reducci&oacute;n de la reflectividad especular fueron verificados por las mediciones de la suave-x-ray.

Rugosidad de la superficie de acero inoxidable de espejos para enfocar los rayos x blandos.

We have used polished stainless steel as a mirror substrate to provide focusing of soft x rays in grazing-incidence reflection. The critical issue of the quality of the steel surface, polished and coated with gold, is discussed in detail. A comparison is made to a polished, gold-coated, electroless nickel surface, which provides a smoother finish. We used the surface height distributions, measured with an interferometric microscope and complemented by atomic-force microscope measurements, to compute power spectral densities and then to evaluate the surface roughness. The effects of roughness in reducing the specular reflectivity were verified by soft-x-ray measurements.

Surface roughness of stainless-steel mirrors for focusing soft x rays.

A new facility for microdiffraction strain measurements and microfluorescence mapping has been built on beamline 12.3.2 at the advanced light source of the Lawrence Berkeley National Laboratory. This beamline benefits from the hard x-radiation generated by a 6 T superconducting bending magnet (superbend). This provides a hard x-ray spectrum from 5 to 22 keV and a flux within a 1 microm spot of approximately 5x10(9) photons/s (0.1% bandwidth at 8 keV). The radiation is relayed from the superbend source to a focus in the experimental hutch by a toroidal mirror. The focus spot is tailored by two pairs of adjustable slits, which serve as secondary source point. Inside the lead hutch, a pair of Kirkpatrick-Baez (KB) mirrors placed in a vacuum tank refocuses the secondary slit source onto the sample position. A new KB-bending mechanism with active temperature stabilization allows for more reproducible and stable mirror bending and thus mirror focusing. Focus spots around 1 microm are routinely achieved and allow a variety of experiments, which have in common the need of spatial resolution. The effective spatial resolution (approximately 0.2 microm) is limited by a convolution of beam size, scan-stage resolution, and stage stability. A four-bounce monochromator consisting of two channel-cut Si(111) crystals placed between the secondary source and KB-mirrors allows for easy changes between white-beam and monochromatic experiments while maintaining a fixed beam position. High resolution stage scans are performed while recording a fluorescence emission signal or an x-ray diffraction signal coming from either a monochromatic or a white focused beam. The former allows for elemental mapping, whereas the latter is used to produce two-dimensional maps of crystal-phases, -orientation, -texture, and -strain/stress. Typically achieved strain resolution is in the order of 5x10(-5) strain units. Accurate sample positioning in the x-ray focus spot is achieved with a commercial laser-triangulation unit. A Si-drift detector serves as a high-energy-resolution (approximately 150 eV full width at half maximum) fluorescence detector. Fluorescence scans can be collected in continuous scan mode with up to 300 pixels/s scan speed. A charge coupled device area detector is utilized as diffraction detector. Diffraction can be performed in reflecting or transmitting geometry. Diffraction data are processed using XMAS, an in-house written software package for Laue and monochromatic microdiffraction analysis.

A dedicated superbend x-ray microdiffraction beamline for materials, geo-, and environmental sciences at the advanced light source.

Une nouvelle installation pour mesures de contraintes de microdiffraction et de la cartographie de la microfluorescence a &eacute;t&eacute; construite sur beamline 12.3.2 la source lumineuse avanc&eacute;e du Lawrence Berkeley National Laboratory. Cette ligne de faisceaux b&eacute;n&eacute;ficie le dur rayons x g&eacute;n&eacute;r&eacute; par un 6 T aimant (superbend) de d&eacute;pliement supraconductrice en supraconduction. Ceci fournit un spectre de rayons x durs de 5 &agrave; 22 keV et un flux dans une tache 1 microm d&#39;environ 5x10(9) photons/s (bande passante de 0,1 % &agrave; 8 keV). Le rayonnement est relay&eacute; de la source de superbend &agrave; l&#39;accent dans la huche exp&eacute;rimentale par un miroir toro&iuml;dal. La tache focale est adapt&eacute;e par deux paires de fentes r&eacute;glables, qui servent de point de source secondaire. &Agrave; l&#39;int&eacute;rieur de la huche de plomb, une paire de miroirs Kirkpatrick-Baez (Ko), plac&eacute;s dans une cuve vide recentre la source secondaire fente sur la position de l&#39;&eacute;chantillon. Un nouveau m&eacute;canisme de pliage KB avec stabilisation de la temp&eacute;rature active permet plus stable et reproductible miroir pliant et refl&egrave;tent donc en se concentrant. Taches de focus autour 1 microm sont r&eacute;guli&egrave;rement r&eacute;alis&eacute;s et permettent une vari&eacute;t&eacute; d&#39;exp&eacute;riences, qui ont en commun la n&eacute;cessit&eacute; de r&eacute;solution spatiale. La r&eacute;solution spatiale efficace (environ 0,2 microm) est limit&eacute;e par une convolution de la taille de faisceau, r&eacute;solution de num&eacute;risation-stade et la stabilit&eacute; de la sc&egrave;ne. Un monochromateur de quatre-bounce, compos&eacute; de deux cristaux de Cu canal coupe plac&eacute;e entre la source secondaire et KB-miroirs permet des changements faciles entre les exp&eacute;riences blanc-faisceau et monochromatiques tout en conservant une position de faisceau fixe. Haute r&eacute;solution &eacute;tape analyses sont ex&eacute;cut&eacute;es lors de l&#39;enregistrement d&#39;un signal d&#39;&eacute;mission de fluorescence ou un signal de diffraction des rayons x venant d&#39;un monochromatique ou un faisceau concentr&eacute; blanc. Le premier permet la cartographie &eacute;l&eacute;mentaire, alors que ce dernier est utilis&eacute; pour produire des cartes &agrave; deux dimensions de cristal-phases, - orientation - texture et - souche/stress. R&eacute;solution de souche obtenue est g&eacute;n&eacute;ralement dans l&#39;ordre des unit&eacute;s de souche 5x10(-5). &Eacute;chantillon pr&eacute;cis de positionnement dans le foyer de rayons x spot est r&eacute;alis&eacute; avec une unit&eacute; commerciale laser par triangulation. Un d&eacute;tecteur de d&eacute;rive Si sert un d&eacute;tecteur de fluorescence haute-&eacute;nergie-r&eacute;solution (environ 150 eV pleine largeur &agrave; mi-hauteur). Fluorescence scans peuvent &ecirc;tre collect&eacute;es en mode balayage continu avec la vitesse de num&eacute;risation jusqu&#39;&agrave; 300 pixels/s. Un d&eacute;tecteur de zone p&eacute;riph&eacute;rique coupl&eacute; frais est utilis&eacute; comme d&eacute;tecteur de diffraction. Diffraction peut &ecirc;tre effectu&eacute;e en r&eacute;fl&eacute;chissant ou en transmettant la g&eacute;om&eacute;trie. Les donn&eacute;es de diffraction sont trait&eacute;es &agrave; l&#39;aide de No&euml;l, un package de logiciels &eacute;crits interne pour Laue et monochromatique microdiffraction analyse.

Un superbend d&eacute;di&eacute; aux rayons x microdiffraction beamline pour mat&eacute;riaux, geo- et sciences de l&#39;environnement &agrave; la source de lumi&egrave;re avanc&eacute;e.

&Egrave; stato costruito un nuovo impianto per le misure estensimetriche microdiffraction e il microfluorescence mapping su beamline 12.3.2 presso la sorgente di luce avanzata del Lawrence Berkeley National Laboratory. Questo beamline beneficia il duro x-radiation generato da un 6 T superconduttore flessione magnete (superbend). Questo fornisce uno spettro di raggi x duri da 5 a 22 keV ed un flusso all&#39;interno di un punto 1 microm di circa 5x10(9) fotoni/s (0.1% della larghezza di banda a 8 keV). La radiazione viene inoltrata dall&#39;origine superbend a un fuoco nell&#39;hutch sperimentale da uno specchio toroidale. Il punto di messa a fuoco &egrave; su misura da due coppie di fessure regolabili, che servono come punto di origine secondaria. All&#39;interno della Conigliera di piombo, una coppia di specchi Kirkpatrick-Joan Baez (KB), collocato in un serbatoio vuoto rifocalizza la fonte secondaria fessura sulla posizione del campione. Un nuovo meccanismo di piegatura KB con stabilizzazione attiva temperatura permette pi&ugrave; stabile e riproducibile specchio piega e cos&igrave; specchio di messa a fuoco. Punti di messa a fuoco intorno 1 microm ordinariamente vengono raggiunti e consentono una variet&agrave; di esperimenti, che hanno in comune la necessit&agrave; di risoluzione spaziale. L&#39;efficacia risoluzione spaziale (circa 0,2 microm) &egrave; limitata da una convoluzione del fascio dimensione, risoluzione di scansione-fase e fase stabilit&agrave;. Un monocromatore di quattro-rimbalzo composto da due cristalli di Si(111) canale taglio posizionati tra la fonte secondaria e KB-specchi consente facili modifiche tra esperimenti bianco-fascio e monocromatici, mantenendo una posizione fissa fascio. Scansioni di fase ad alta risoluzione vengono eseguite durante la registrazione di un segnale di emissione di fluorescenza o un segnale di diffrazione dei raggi x provenienti da un monocromatico o un fascio di luce bianca concentrato. L&#39;ex permette di elemental mapping, mentre quest&#39;ultimo viene utilizzato per produrre mappe bidimensionali di cristallo-fasi, - orientamento - texture e - stress o affaticamento. In genere raggiunto ceppo risoluzione &egrave; dell&#39;ordine di unit&agrave; di ceppo 5x10(-5). Campione accurato posizionamento nel fuoco a raggi x spot &egrave; raggiunto con un&#39;unit&agrave; di triangolazione laser commerciali. Un rilevatore di dispersione Si serve come un rivelatore a fluorescenza ad alta risoluzione-energetica (circa 150 eV piena larghezza a met&agrave; altezza). Scansioni di fluorescenza possono essere raccolti in modalit&agrave; scansione continua con velocit&agrave; di scansione fino a 300 pixel/s. Un rilevatore di zona charge coupled device &egrave; utilizzato come rilevatore di diffrazione. Diffrazione pu&ograve; essere eseguita in riflessione o trasmissione di geometria. Dati di diffrazione sono elaborati utilizzando XMAS, un pacchetto di software scritto in-House per l&#39;analisi microdiffraction monocromatico e Laue.

Un superbend dedicato a raggi x microdiffraction beamline per materiali, geo- e scienze ambientali presso la sorgente di luce avanzata.

Un nuevo mecanismo para medidas de tensi&oacute;n microdiffraction y asignaci&oacute;n de microfluorescence ha sido construido en la l&iacute;nea 12.3.2 en la fuente de luz avanzada del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Esta l&iacute;nea se beneficia de la x-radiaci&oacute;n duro generado por un 6 T superconductores flexi&oacute;n im&aacute;n (superbend). Esto proporciona un espectro de rayos x dura de 5 a 22 keV y un flujo en un punto 1 microm de aproximadamente 5x10(9) fotones/s (ancho de banda de 0,1% a 8 keV). La radiaci&oacute;n es retransmitida desde la fuente de superbend a un enfoque en la estanter&iacute;a experimental por un espejo toroidal. El punto de enfoque se adapta por dos pares de ranuras ajustables, que sirven como punto de fuente secundaria. Dentro de la estanter&iacute;a de plomo, un par de espejos de Kirkpatrick Baez (KB) colocada en un tanque vac&iacute;o vuelvan a concentrar la fuente secundaria de la hendidura en la posici&oacute;n de la muestra. Un nuevo mecanismo de flexi&oacute;n KB con estabilizaci&oacute;n de temperatura activa permite m&aacute;s reproducible y estable espejo doblez y as&iacute; espejo centrado. Manchas rutinariamente alcanzan aproximadamente 1 microm y permitamos que una variedad de experimentos, que tienen en com&uacute;n la necesidad de resoluci&oacute;n espacial. La resoluci&oacute;n espacial eficaz (aproximadamente 0,2 microm) est&aacute; limitada por una circunvoluci&oacute;n del tama&ntilde;o de la viga, resoluci&oacute;n de la etapa de exploraci&oacute;n y estabilidad de la etapa. Un monocromador de despedida de cuatro que consta de dos cristales de Si(111) Canal-corte colocados entre la fuente secundaria y KB-espejos permite cambios f&aacute;ciles entre experimentos rayo blanco y monocrom&aacute;ticos manteniendo una posici&oacute;n fija de la viga. Exploraciones de alta resoluci&oacute;n etapa se realizan durante la grabaci&oacute;n de una se&ntilde;al de emisi&oacute;n de fluorescencia o una se&ntilde;al de difracci&oacute;n de rayos x desde un monocrom&aacute;tica o un Haz concentrado blanco. El primero permite para el mapeo elemental, mientras que el &uacute;ltimo se utiliza para producir mapas bidimensionales de fases de cristal, - orientaci&oacute;n, textura y tensi&oacute;n, estr&eacute;s. T&iacute;picamente resoluci&oacute;n alcanzada la tensi&oacute;n es del orden de 5x10(-5) unidades de tensi&oacute;n. Muestra precisa colocaci&oacute;n en el punto de foco de rayos x se logra con una unidad de l&aacute;ser-triangulaci&oacute;n comercial. Un detector de dispersi&oacute;n Si sirve como un detector de fluorescencia de alta energ&iacute;a de resoluci&oacute;n (aproximadamente 150 eV full width at medio m&aacute;ximo). An&aacute;lisis de fluorescencia pueden ser colectados en modo de exploraci&oacute;n continua con hasta 300 p&iacute;xeles/s de velocidad de exploraci&oacute;n. Un detector de &aacute;rea del dispositivo acoplado de carga se utiliza como detector de difracci&oacute;n. Difracci&oacute;n puede realizarse en reflejar o transmitir la geometr&iacute;a. Datos de difracci&oacute;n se procesan utilizando la Navidad, un paquete de software escrito interno de Laue y an&aacute;lisis de microdiffraction monocrom&aacute;tica.

Una l&iacute;nea del microdiffraction de rayos x superbend dedicado para materiales, geo- y ciencias ambientales en la fuente de luz avanzada.

In situ mechanical testing coupled with imaging using high-energy synchrotron X-ray diffraction or tomography is gaining in popularity as a technique to investigate micrometer and even sub-micrometer deformation and fracture mechanisms in mineralized tissues, such as bone and teeth. However, the role of the irradiation in affecting the nature and properties of the tissue is not always taken into account. Accordingly, we examine here the effect of X-ray synchrotron-source irradiation on the mechanistic aspects of deformation and fracture in human cortical bone. Specifically, the strength, ductility and fracture resistance (both work-of-fracture and resistance-curve fracture toughness) of human femoral bone in the transverse (breaking) orientation were evaluated following exposures to 0.05, 70, 210 and 630 kGrays (kGy) irradiation. Our results show that the radiation typically used in tomography imaging can have a major and deleterious impact on the strength, post-yield behavior and fracture toughness of cortical bone, with the severity of the effect progressively increasing with higher doses of radiation. Plasticity was essentially suppressed after as little as 70 kGy of radiation; the fracture toughness was decreased by a factor of five after 210 kGy of radiation. Mechanistically, the irradiation was found to alter the salient toughening mechanisms, manifest by the progressive elimination of the bone's capacity for plastic deformation which restricts the intrinsic toughening from the formation "plastic zones" around crack-like defects. Deep-ultraviolet Raman spectroscopy indicated that this behavior could be related to degradation in the collagen integrity.

On the effect of X-ray irradiation on the deformation and fracture behavior of human cortical bone.

Essais m&eacute;caniques in situ coupl&eacute;e &agrave; l&#39;imagerie utilisant la diffraction des rayons x de haute &eacute;nergie de rayonnement synchrotron ou tomographie gagne en popularit&eacute; en tant que technique d&#39;enqu&ecirc;ter microm&egrave;tre et d&eacute;formation m&ecirc;me Sub-microm&eacute;triques et fracturer les m&eacute;canismes dans des tissus min&eacute;ralis&eacute;s, tels que des os et des dents. Cependant, le r&ocirc;le de l&#39;irradiation en affectant la nature et les propri&eacute;t&eacute;s du tissu n&#39;est pas toujours pris en compte. En cons&eacute;quence, nous examinons ici l&#39;effet de l&#39;irradiation synchrotron-source aux rayons x, sur les aspects m&eacute;canistiques de d&eacute;formation et rupture dans l&#39;os cortical humaine. Plus pr&eacute;cis&eacute;ment, la r&eacute;sistance r&eacute;sistance, de ductilit&eacute; et de fracture (travail-de-fracture et r&eacute;sistance-courbe fracture toughness) OS f&eacute;mur humain dans le sens transversal (rupture) ont &eacute;t&eacute; &eacute;valu&eacute;s apr&egrave;s des expositions &agrave; 0,05, 70, 210 et irradiation 630 kGrays (kGy). Nos r&eacute;sultats montrent que le rayonnement g&eacute;n&eacute;ralement utilis&eacute; en imagerie par tomographie peut avoir un impact majeur et d&eacute;l&eacute;t&egrave;re sur la r&eacute;sistance, t&eacute;nacit&eacute; post-pic de comportement et fracture de l&#39;os cortical, avec la gravit&eacute; de l&#39;effet augmentant progressivement avec des doses plus &eacute;lev&eacute;es de rayonnement. Plasticit&eacute; est essentiellement r&eacute;prim&eacute;e apr&egrave;s aussi peu que 70 kGy de rayonnement ; la t&eacute;nacit&eacute; a &eacute;t&eacute; diminu&eacute;e par un facteur de cinq apr&egrave;s 210 kGy de rayonnement. M&eacute;caniquement, l&#39;irradiation s&#39;est av&eacute;r&eacute;e pour alt&eacute;rer le saillant de durcissement des m&eacute;canismes, manifestes par l&#39;&eacute;limination progressive de la capacit&eacute; de l&#39;OS pour une d&eacute;formation plastique qui restreint le durcissement intrins&egrave;que des formation &laquo; en plastique zones &raquo; autour de fissure comme d&eacute;fauts. La spectroscopie Raman Deep ultraviolet a indiqu&eacute; que ce probl&egrave;me pourrait &ecirc;tre li&eacute; &agrave; la d&eacute;gradation dans l&#39;int&eacute;grit&eacute; de collag&egrave;ne.

Sur l&#39;effet de l&#39;irradiation aux rayons x sur le comportement de d&eacute;formation et rupture de corticale humaine.

Test in situ meccanico accoppiato con imaging mediante diffrazione dei raggi x ad alta energia sincrotrone o tomografia sta guadagnando in popolarit&agrave; come una tecnica per indagare il micrometro e persino Composante deformazione e frattura meccanismi nei tessuti mineralizzati, come le ossa e i denti. Tuttavia, il ruolo dell&#39;irradiazione in che riguardano la natura e le propriet&agrave; del tessuto non &egrave; sempre tenuto conto. Di conseguenza, noi qui esaminare l&#39;effetto dell&#39;irradiazione di sincrotrone-fonte di raggi x sugli aspetti meccanicistici di deformazioni e fratture nell&#39;osso corticale umano. In particolare, la resistenza resistenza, duttilit&agrave; e frattura (lavoro di frattura e resistenza-curva tenacit&agrave; alla frattura) dell&#39;osso femorale umano nell&#39;orientamento trasversale (rottura) sono stati valutati a seguito di esposizioni a 0.05, 70, 210 e 630 kGrays (kGy) irradiazione. I nostri risultati mostrano che le radiazioni in genere utilizzate nell&#39;imaging tomografia possono avere un impatto importante e deleterio sulla resistenza, tenacit&agrave; post-yield comportamento e frattura dell&#39;osso corticale, con la gravit&agrave; dell&#39;effetto progressivamente aumentando con alte dosi di radiazioni. Plasticit&agrave; essenzialmente &egrave; stato soppresso dopo appena 70 kGy di radiazione; la frattura &egrave; stata ridotta di un fattore di cinque dopo 210 kGy di radiazione. Meccanicistico, l&#39;irradiazione &egrave; stata trovata per alterare il saliente tempera meccanismi, manifesto per l&#39;eliminazione progressiva della capacit&agrave; di osso per deformazione plastica che limita l&#39;indurimento della intrinseca dalla formazione &quot;plastica zone&quot; intorno a crepa-come difetti. Spettroscopia Raman ultravioletto profondo indicato che questo comportamento potrebbe essere correlato alla degradazione dell&#39;integrit&agrave; del collagene.

L&#39;effetto di irradiazione di raggi x sul comportamento di deformazione e la frattura dell&#39;osso corticale umano.

Ensayos mec&aacute;nicos in situ junto con la proyecci&oacute;n de imagen mediante difracci&oacute;n de rayos x de alta energ&iacute;a sincrotr&oacute;n o tomograf&iacute;a est&aacute; ganando popularidad como una t&eacute;cnica para investigar el micr&oacute;metro y sub-microm&eacute;tricas incluso deformaci&oacute;n y fractura de mecanismos en tejidos mineralizados, tales como huesos y dientes. Sin embargo, el papel de la irradiaci&oacute;n en que afectan a la naturaleza y propiedades del tejido no es siempre tomado en cuenta. Por consiguiente, aqu&iacute; examinamos el efecto de la irradiaci&oacute;n de sincrotr&oacute;n-fuente de rayos x en los aspectos mecan&iacute;sticos de deformaci&oacute;n y fractura en el hueso cortical humano. Espec&iacute;ficamente, la resistencia, la ductilidad y la fractura resistencia (trabajo de fractura y tenacidad a la fractura de curva de resistencia) del hueso femoral humano en la orientaci&oacute;n transversal (&uacute;ltima hora) fueron evaluados despu&eacute;s de exposiciones a 0.05, 70, 210 y 630 kGrays (kGy) irradiaci&oacute;n. Nuestros resultados muestran que la radiaci&oacute;n que se utiliza normalmente en proyecci&oacute;n de imagen de la tomograf&iacute;a puede tener un impacto importante y perjudicial en la fuerza, la dureza l&iacute;mite de comportamiento y fractura del hueso cortical, con la severidad del efecto aumentando progresivamente con mayor dosis de radiaci&oacute;n. Plasticidad esencialmente fue suprimida despu&eacute;s de tan s&oacute;lo 70 kGy de radiaci&oacute;n; la resistencia a la fractura disminuy&oacute; por un factor de cinco despu&eacute;s de 210 kGy de radiaci&oacute;n. Mec&aacute;nico, encontraron a la irradiaci&oacute;n para alterar el saliente endurecimiento mecanismos, manifiestos por la eliminaci&oacute;n progresiva de la capacidad del hueso para la deformaci&oacute;n pl&aacute;stica que restringe el endurecimiento intr&iacute;nseca de las formaci&oacute;n &quot;pl&aacute;stico zonas de&quot; alrededor de crack-como defectos. Espectroscop&iacute;a Raman de ULTRAVIOLETA profundo indica que este comportamiento podr&iacute;a estar relacionado con la degradaci&oacute;n en la integridad del col&aacute;geno.

Sobre el efecto de la irradiaci&oacute;n de rayos x en el comportamiento de deformaci&oacute;n y fractura de hueso cortical humano.

Studies using synchrotron microtomography have shown that this radiographic imaging technique provides highly informative microanatomical data from modern and fossil bones and teeth without the need for physical sectioning. The method is considered to be nondestructive; however, researchers using the European Synchrotron Radiation Facility have reported that color changes sometimes occur in teeth during submicron scanning. Using the Advanced Light Source, we tested for color changes during micron-level scanning and for postexposure effects of ultraviolet light. We exposed a 2.0-mm wide strip (band) to synchrotron light in 32 specimens, using multiple energy levels and scan durations. The sample included modern and fossilized teeth and bone. After scanning, the specimens were exposed to fluorescent and direct ultraviolet light. All teeth showed color changes caused by exposure to synchrotron radiation. The resulting color bands varied in intensity but were present even at the lowest energy and shortest duration of exposure. Color bands faded during subsequent exposure to fluorescent and ultraviolet light, but even after extensive ultraviolet exposure, 67% (8/12) of UV-exposed teeth retained some degree of induced color. We found that the hydroxyapatite crystals, rather than the organic component, are the targets of change, and that diagenesis appears to impact color retention. Color changes have significance beyond aesthetics. They are visible indicators of ionization (chemical change) and, therefore, of potential physical damage. It is important for researchers to recognize that synchrotron microtomography may damage specimens, but adopting suitable safeguards and procedures may moderate or eliminate this damage.

Color changes in modern and fossil teeth induced by synchrotron microtomography.

&Agrave; l&#39;aide de MICROTOMOGRAPHIE synchrotron ont d&eacute;montr&eacute; que cette technique d&#39;imagerie radiographique contient des donn&eacute;es de microanatomical tr&egrave;s instructives de modernes et fossiles des os et des dents sans la n&eacute;cessit&eacute; pour le sectionnement physique. La m&eacute;thode est consid&eacute;r&eacute;e comme non destructive ; Toutefois, &agrave; l&#39;aide de l&#39;European Synchrotron Radiation Facility des chercheurs ont signal&eacute; que des changements de couleur surviennent parfois dans les dents lors de la num&eacute;risation submicroniques. En utilisant l&#39;Advanced Light Source, nous avons test&eacute; pour des changements de couleur pendant l&#39;analyse au niveau du micron et post-exposition effets du rayonnement ultraviolet. Nous avons expos&eacute; une 2,0 mm de large bande (band) &agrave; rayonnement synchrotron dans 32 sp&eacute;cimens, &agrave; l&#39;aide de plusieurs niveaux d&#39;&eacute;nergie et la dur&eacute;e de scan. L&#39;&eacute;chantillon comprenait des os et des dents fossilis&eacute;es et modernes. Apr&egrave;s la num&eacute;risation, les sp&eacute;cimens ont &eacute;t&eacute; expos&eacute;s &agrave; la lumi&egrave;re ultraviolette fluorescente et directe. Toutes les dents ont montr&eacute; des changements de couleur provoqu&eacute;s par l&#39;exposition au rayonnement synchrotron. Les bandes de couleur qui en r&eacute;sulte varient en intensit&eacute;, mais &eacute;taient pr&eacute;sents m&ecirc;me &agrave; l&#39;&eacute;nergie la plus basse et la plus courte dur&eacute;e de l&#39;exposition. Bandes de couleurs fan&eacute;es pendant l&#39;exposition subs&eacute;quente &agrave; la lumi&egrave;re fluorescente et ultraviolette, mais m&ecirc;me apr&egrave;s une vaste exposition aux ultraviolets, 67 % (8/12) des expos&eacute;s au UV dents conserv&eacute; une certaine couleur induit. Nous avons constat&eacute; que les cristaux d&#39;hydroxyapatite, plut&ocirc;t que de la composante organique, sont les cibles de changement, et que la diagen&egrave;se semble influer la r&eacute;tention de la couleur. Changements de couleur ont signification au-del&agrave; de l&#39;esth&eacute;tique. Ils sont des indicateurs visibles d&#39;ionisation (changement chimique) et, par cons&eacute;quent, des d&eacute;g&acirc;ts physiques potentiels. Il est important pour les chercheurs d&#39;admettre que la MICROTOMOGRAPHIE synchrotron peut endommager des sp&eacute;cimens, mais adoptant des garanties appropri&eacute;es et proc&eacute;dures peut att&eacute;nuer ou &eacute;liminer ces dommages.

Changements de couleur dans les dents fossiles et modernes induites par MICROTOMOGRAPHIE synchrotron.

Utilizzando il sincrotrone microtomography studi hanno dimostrato che questa tecnica di imaging radiografica fornisce dati altamente informativi microanatomical da moderne e fossili delle ossa e dei denti senza bisogno di sezionamento fisico. Il metodo &egrave; considerato non distruttivo; Tuttavia, i ricercatori utilizzando l&#39;European Synchrotron Radiation Facility hanno riferito che cambia colore a volte verificarsi nei denti durante la scansione di submicron. Usando la fonte di luce avanzata, abbiamo testato per cambiamenti di colore durante l&#39;analisi a livello di micron e postexposure effetti di luce ultravioletta. Abbiamo esposto una striscia larga 2,0 mm (band) a synchrotron light in 32 esemplari, utilizzando pi&ugrave; livelli di energia e le durate di scansione. Il campione comprendeva ossa e dei denti fossili e moderni. Dopo la scansione, i campioni sono stati esposti ai raggi ultravioletti fluorescenti e diretto. Tutti i denti hanno mostrato cambiamenti di colore provocati dall&#39;esposizione a radiazione di sincrotrone. Le bande di colore risultante varia in intensit&agrave;, ma erano presenti anche l&#39;energia pi&ugrave; bassa e pi&ugrave; breve durata di esposizione. Bande di colore sbiadito durante la successiva esposizione alla luce ultravioletta e fluorescente, ma anche dopo la vasta esposizione ultravioletta, 67% (8/12) di denti esposti a raggi UV mantenne una certa colore indotta. Abbiamo trovato che i cristalli di idrossiapatite, piuttosto che la componente organica, sono gli obiettivi del cambiamento, e quello diagenesi appare all&#39;urto ritenzione del colore. Cambiamenti di colore hanno significato di l&agrave; di estetica. Essi sono gli indicatori visibili di ionizzazione (modifica chimica) e, quindi, dei potenziali danni fisici. &Egrave; importante per i ricercatori a riconoscere che microtomography sincrotrone pu&ograve; danneggiare i campioni, ma adottando procedure e garanzie adatti possa moderare o eliminare questo danno.

Cambiamenti di colore nei denti fossili e moderni indotti da sincrotrone microtomography.

Ceramic matrix composites are the emerging material of choice for structures that will see temperatures above ~1,500â€‰Â°C in hostile environments, as for example in next-generation gas turbines and hypersonic-flight applications. The safe operation of applications depends on how small cracks forming inside the material are restrained by its microstructure. As with natural tissue such as bone and seashells, the tailored microstructural complexity of ceramic matrix composites imparts them with mechanical toughness, which is essential to avoiding failure. Yet gathering three-dimensional observations of damage evolution in extreme environments has been a challenge. Using synchrotron X-ray computed microtomography, we have fully resolved sequences of microcrack damage as cracks grow under load at temperatures up to 1,750â€‰Â°C. Our observations are key ingredients for the high-fidelity simulations used to compute failure risks under extreme operating conditions.

Real-time quantitative imaging of failure events in materials under load at temperatures above 1,600â€‰Â°C.

Composites &agrave; matrice c&eacute;ramique sont des mat&eacute;riaux &eacute;mergent de choix pour les structures qui verra des temp&eacute;ratures sup&eacute;rieures &agrave; ~ 1 500 &deg; C dans des environnements hostiles, comme par exemple dans les turbines &agrave; gaz nouvelle g&eacute;n&eacute;ration et les applications de vol hypersonique. L&#39;exploitation s&ucirc;re des applications d&eacute;pend de comment de petites fissures &agrave; l&#39;int&eacute;rieur de la mati&egrave;re sont retenus par sa microstructure. Comme avec les tissus naturels tels que des os et de coquillages, la complexit&eacute; sur mesure microstructurale des composites &agrave; matrice c&eacute;ramique leur donne avec la r&eacute;sistance m&eacute;canique, ce qui est indispensable pour &eacute;viter l&#39;&eacute;chec. Encore recueillir des observations en trois dimensions de l&#39;&eacute;volution des dommages dans les environnements extr&ecirc;mes a &eacute;t&eacute; un d&eacute;fi. &Agrave; l&#39;aide de MICROTOMOGRAPHIE aux rayons x calcul&eacute;e de rayonnement synchrotron, nous avons r&eacute;solu compl&egrave;tement s&eacute;quences de microfissure dommages mesure fissures grandissent sous charge &agrave; des temp&eacute;ratures jusqu&#39;&agrave; 1 750 &deg; C. Nos observations sont des ingr&eacute;dients cl&eacute;s pour les simulations de haute fid&eacute;lit&eacute; permet de calculer les risques de d&eacute;faillance dans les conditions de fonctionnement extr&ecirc;mes.

Imagerie quantitative en temps r&eacute;el des &eacute;v&eacute;nements de d&eacute;faillance de mat&eacute;riaux sous charge &agrave; des temp&eacute;ratures sup&eacute;rieures &agrave; 1 600 &deg; C.

Compositi a matrice ceramica sono il materiale emergente di scelta per le strutture che vedr&agrave; temperature sopra ~ 1.500 &deg; C in ambienti ostili, come per esempio in applicazioni di volo ipersonico e turbine a gas di nuova generazione. Il funzionamento di applicazioni dipende da come piccole crepe che si formano all&#39;interno del materiale sono trattenuti dalla sua microstruttura. Come con tessuti naturali come le ossa e conchiglie, la complessit&agrave; microstrutturale su misura dei compositi a matrice ceramica conferisce loro con durezza meccanica, che &egrave; essenziale per evitare il fallimento. Ancora raccogliendo osservazioni tridimensionali di evoluzione di danni in ambienti estremi &egrave; stata una sfida. Utilizzando synchrotron x-ray computata microtomography, noi abbiamo completamente risolto sequenze di microfratture danno come crepe crescono sotto carico a temperature fino a 1.750 &deg; C. Le nostre osservazioni sono gli ingredienti chiavi per le simulazioni ad alta fedelt&agrave;, utilizzate per calcolare i rischi di insuccesso in condizioni operative estreme.

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Publication title Cited by 5	2016

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Alastair A. MacDowell

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