Name: La medición de haz de rayos X coherencia a lo largo de múltiples direcciones Usando 2-D del tablero de damas rejilla de fase (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Aprende a medir la coherencia transversal de haces de rayos X en líneas de haz de sincrotrones utilizando interferometría de rejillas 2D. Este método permite caracterizar fuentes de rayos X en múltiples direcciones simultáneamente.

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El uso de la Fuente Avanzada de Fotones y el Centro de Materiales a Nanoescala, Oficina de Ciencia de las Instalaciones de Usuario operados para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) por el Laboratorio Nacional Argonne, fue apoyado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos bajo el Contrato No. DE-AC02-06CH11357. Agradecemos al Dr. Han Wen, NHLBI / Institutos Nacionales de Salud, Bethesda, MD 20892, EE. UU., por muchas sugerencias útiles durante el procesamiento de datos.

1. Planificación del experimento <ol><li> Identificar la línea de luz de sincrotrón. Póngase en contacto con el científico línea de luz para encontrar la idoneidad del experimento en el que la línea de luz. NOTA: Los experimentos descritos en este manuscrito se realizaron en la línea de luz 1-BM-B, que se dedica a la óptica y detectores de pruebas, bajo XSD de APS. </li><li> Presentar una propuesta de usuario y la solicitud de tiempo de haz. </li><li> Trabajar en los detalles del experimento con el científico línea de luz y especificar los instrumentos requeridos, incluyendo las etapas motorizados para la alineación de rejilla y el detector, detector de 2 dimensiones (CCD o CMOS), etapa larga traducción de recorrer las distancias menos y más lejanos necesarios entre el detector y la rejilla de fase. </li><li> Prepararse para el momento de haz siguiendo las instrucciones proporcionadas en el sitio web correspondiente. Completar los entrenamientos de seguridad y el formulario de evaluación de la seguridad necesaria experimental. </li></ol> 2. Preparación del tablero de damas Ph 2-Dase Reja <ol><li> Determinar el período de la rejilla, p, que se relaciona con el período del patrón interferograma, p θ, a lo largo de diferentes θ ángulo de dirección transversal. Los valores de visibilidad, V θ (D), del interferograma a lo largo de un ángulo diferente θ oscilan en función de la distancia de la rejilla a detector, d. Para picos (d) / 2 rejilla de fase, V theta un tablero de ajedrez 2-D π a distancias, <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> con n = 1, 2, 3 ... y λ la longitud de onda del fotón. El patrón interferograma tiene un período característico de p θ = p / √2 largo de la dirección diagonal de los bloques cuadrados y un período de p θ = p / 2 a lo largo del borde de los bloques cuadrados. La elección de p por lo tanto se basa en la siguientecriterios. </li><li> Asegúrese de que al menos varios V θ (d) los picos están a la mayor distancia de rejilla a detector, o el límite de espacio de la estación experimental, d máx. Para satisfacer d n, θ &lt;d max, se deduce <img alt="Ecuación 2" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> Para n = 5, d max = 1 m, λ = 0,06888 nm (18 keV), da p θ &lt;3,9 micras. </li><li> Dentro d max, asegúrese de que la altura del pico de V θ (d) en la mayor distancia d n, θ es menor que un γ factor de la primera V θ (d) pico en los días 1, θ con el fin de tener un Gaussian apropiado función de decaimiento precisa. Por lo tanto, γ = V θ, n (d) /V θ, 1 (d) que es la relación de la enésima visibilidad de pico a pico de la primera. Para una fuente de rayos X siguiente distribución de intensidad gaussiana con la longitud de coherencia, ξ θ, el período de a / 2 π fase rejilla necesita satisfacer <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> por ejemplo, con γ = 10%, ξ θ = 5 micras y parámetros anteriores, se da p θ&gt; 2,4 m. </li><li> Asegúrese de que el periodo del patrón de interferograma, p θ, es un par de veces mayor que la resolución espacial del detector por la elección de los sistemas de detectores correctos. </li><li> Determine el espesor, T, de la rejilla requerida para un desplazamiento de fase de, φ, en la longitud de onda del fotón de rayos X, λ, usando <img alt="Ecuación 4" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> donde δes la disminución del índice de refracción del material de cambio de fase. Por ejemplo, la disminución del índice de refracción para el Au es 9,7 × 10 -6 para el 18 keV. El espesor Au para φ = π / 2 de rejilla de fase es por lo tanto 1,8 micras. </li><li> Fabricar la ventana de rejilla de fase mediante electrodeposición Au en un molde de polímero modelado en un nitruro de silicio (Si 3 N 4). NOTA: El procedimiento para la preparación de nitruro de silicio (Si 3 N 4) sustrato de la ventana y la fabricación de la estructura de rejilla se presentan a continuación. <ol><li> Preparar el sustrato liberando primero la membrana de Si 3 N 4 para formar la ventana transparente de rayos X. </li><li> Adquirir obleas de silicio (Si) con la tensión baja (&lt;250 MPa) Si 3 N 4 depositado en ambos lados de la oblea de un proveedor. </li><li> Cargar la oblea en un sistema de deposición de pulverización catódica magnetrón para depositar Cr y Au para actuar como una base de galvanoplastia. </li><li> Depósito 5 nm de Cr THes 30 nm de Au en un lado de la oblea, siguiendo las instrucciones del fabricante. NOTA: Los procesos de deposición desde el fabricante del sistema incluirán información como la velocidad de deposición. </li><li> Descargar la oblea de la herramienta de deposición. Use el lado de la oblea depositado con Cr y Au para rallar fabricación. </li><li> Determinar el tamaño total de la rejilla y luego diseñar una máscara de fotolitografía a membranas patrón un poco más grande. Utilizar el diseño para adquirir una máscara de fotolitografía mediante la compra de un proveedor o fabricar la máscara de fotolitografía. </li><li> Girar una gruesa capa 3-m de material fotorresistente en el lado posterior de la oblea que no hay recubrimiento de Cr y Au. Exponer el resistir con una herramienta de litografía UV durante 20 segundos usando la máscara de fotolitografía diseñado. Desarrollar la expuesta resistir en solución acuosa revelador alcalino durante 30 segundos y luego enjuague con agua desionizada y se seca con un chorro de N2. </li><li> Cargar la oblea en una herramienta de ataque por iones reactivos (RIE) wITH modelados fotoprotector frente a la cámara. Utilice CF 4 de plasma para grabar las Si 3 N 4 siguientes instrucciones para la herramienta expuestos. </li><li> Evacuar la cámara de ataque y la entrada de la receta de grabado en la herramienta RIE. Ejecutar la receta hasta que la capa de Si 3 N 4 está grabado completamente y la capa de Si se expone en el patrón. </li><li> Etch el Si expuesto en la parte trasera de la oblea sumergiendo en una solución de KOH 30% se calienta a 80 ° C durante aproximadamente 8 horas. velocidad de ataque es de aproximadamente 75 micras / h utilizando la receta indicada. </li><li> Una vez finalizada Si grabado, enjuague con agua desionizada y se seca con un chorro de N2. La muestra está lista para rallar fabricación. </li></ol></li><li> Fabricar el molde de galvanoplastia de la rejilla de fase mediante los pasos siguientes. <ol><li> Diseñar el patrón de tablero de ajedrez de rejilla cuadrada y compensar el patrón de polarización mediante la reducción del tamaño expuesta patrón cuadrado de 100-250 nm. Incluir a&gt; 50 micras de ancho marco alrededor de la extraordinariapatrón ing para la confirmación espesor más tarde en el proceso. </li><li> Cargar la muestra en un resisten recubridora de rotación y poli depósito (metacrilato de metilo) (PMMA) solución en el lado de la rejilla de la muestra resisten positivo. Ejecutar la recubridora de rotación resistir para formar un 2 a 3,5 m de espesor-resistir la película en función del espesor de rejilla final deseado. NOTA: Las curvas de número con información sobre la velocidad de centrifugado frente espesor de la película son proporcionados por el proveedor de soluciones de PMMA o se pueden determinar empíricamente. </li><li> Cargar la oblea en un sistema de litografía por haz de electrones de 100 keV. </li><li> Calibre herramienta para la exposición con una corriente de gran riesgo mayor de 10 nA. </li><li> Exponer el PMMA resistir el uso de una herramienta de litografía por haz de electrones 100 keV para crear el patrón de rejilla, en la que se eliminan las áreas expuestas en la etapa de desarrollo. Utilizar un intervalo de dosis de exposición de 1,100-1,250 mu c / cm2 dependiendo de resistir espesor. </li><li> Descarga de la muestra de la herramienta. </li><li> Desarrollar la expuesta resistirsumergiendo en un 7: alcohol isopropílico 3 (en volumen) (IPA): solución de agua desionizada durante 30 a 40 segundos con agitación suave. Enjuague con IPA, y luego se seca con un chorro de N2. Asegúrese de que el PMMA fue totalmente desarrollará mediante el área expuesta con un microscopio óptico. </li><li> Cargar la muestra en una herramienta RIE con patrón de PMMA frente a la cámara. </li><li> Evacuar la cámara de ataque y descum entrada de la receta de grabado en la herramienta RIE. El proceso descum es un corto O etch base 2 plasma (&lt;30 segundos) para eliminar cualquier PMMA residual de la zona de rejilla expuesta. </li></ol></li><li> Termina el Au rejilla mediante electrodeposición en el molde fabricado mediante los pasos siguientes. <ol><li> Asegúrese de que el espesor del molde galvanoplastia mediante el escaneo de la sonda de un perfilómetro a través del marco incluye la confirmación de espesor. </li><li> Sumergir la muestra en la solución de galvanoplastia Au-sulfito se calienta a 40 ° C. La configuración de galvanoplastia se compone de un vaso de precipitados lleno con el electroplating solución, una fuente de corriente continua a corriente constante, y un ánodo de malla de Pt. </li><li> Determinar el área de deposición de la muestra mediante el cálculo del Au expuesto en el patrón expuesto, a continuación, calcular la corriente para la densidad de corriente deseada, que es la variable principal que se utiliza para ajustar la velocidad de deposición. </li><li> Calcular el tiempo de chapado para alcanzar el espesor de rejilla deseado utilizando la velocidad de metalización determinado por la densidad de corriente aplicada. </li><li> Encienda la fuente de alimentación de CC para aplicar la corriente determinada en la muestra, que actúa como cátodo, y la placa de aproximadamente la mitad del tiempo total de recubrimiento. </li><li> Mida el espesor de recubrimiento usando el mismo método usado en la etapa 2.8.1. </li><li> Encienda la fuente de alimentación de CC a galvanizar Au en el molde PMMA y electroplate al espesor de rejilla deseado, teniendo en cuenta la altura chapado medida en el paso 2.8.6. </li></ol></li><li> Retire el molde de polímero utilizando un disolvente caliente sumergiendo la muestra. A continuación, inspeccione con una optical microscopio y un microscopio electrónico de barrido (SEM) para confirmar periodo de rejilla, ciclo de trabajo, y el espesor de rejilla. NOTA: Tenga dos redes de fase de tablero de ajedrez 2-D (uno para el experimento y uno como repuesto) listos, unos pocos días antes de que comience el experimento. </li></ol> 3. Configuración de un experimento y alineación en la instalación de sincrotrón <ol><li> Solicitar el científico línea de luz para establecer la energía del haz de rayos X o la longitud de onda al valor deseado que coincide con la rejilla de fase. energías de rayos X utilizados rutinariamente en la línea de luz de APS 1-BM son entre 6 y 28 keV. En este caso, ajustar la energía del fotón a 18 keV. </li><li> Seleccionar la lente del objetivo deseado para el sistema detector. A continuación, utilice un detector CCD Coolsnap HQ2 con 1.392 × 1.040 píxeles de imagen de 6,45 x 6,45 m 2 tamaño de píxel. Para resolver el patrón de interferencia más pequeño, utilice un plan de CE Neofluar 10 × objetivo. El tamaño de pixel efectivo del sistema de detector que incluye la ampliaciónefecto del objetivo microscópico es por tanto 0,64 micras. La resolución espacial estimada es de aproximadamente 2 micras, que es principalmente debido a la función de dispersión de punto del sistema detector. </li><li> Para establecer el bruto de enfoque del sistema detector, colocar el centelleador (oxiortosilicato de lutecio-itrio, 150-m de espesor) en la &quot;distancia de trabajo &#39;de la lente (~ 5,2 mm para el sistema utilizado). En primer lugar, establecer el foco bajo luz ambiental mediante el control de las imágenes adquiridas bajo &quot;modo continuo&quot; como la posición de centelleo se ajusta con un pico-motor. </li><li> Mueva el detector 2-D en el haz de rayos X, mediante el uso de etapas verticales y horizontales alinear el centro del detector del centro de la viga. </li><li> Coloque una &quot;muestra de la fase &#39;, por ejemplo, un trozo de espuma de poliestireno, en el haz de rayos X. Realizar la multa de enfoque del sistema detector mediante la observación del patrón de dispersión de la muestra de fase y el ajuste de la posición de centelleo hasta la más alta nitidez de la imagen. </li> &lt;/ Ol&gt; 4. la realización de mediciones de coherencia <ol><li> Coloque el tablero de ajedrez 2-D de rejilla en el haz de rayos X en donde la coherencia de la viga se va a medir. En este caso, es a los 34 metros de la fuente imán de curvado. </li><li> Ajuste el plano de la fase de tablero de ajedrez 2-D de rejilla para ser perpendicular a la dirección de la propagación del haz de rayos X. </li><li> Centrar la rejilla al haz de rayos X mediante el uso de las etapas motorizadas y mirando las imágenes adquiridas en el modo continuo detector. </li><li> Girar la rejilla alrededor de la dirección de propagación del haz de rayos X (y) de manera que la dirección diagonal del patrón de tablero de ajedrez es a lo largo de la dirección del haz transversal deseada. En este caso, alinear las direcciones diagonales del tablero de ajedrez (direcciones de medición preferidos) en las direcciones horizontal y vertical de la viga. Ajuste fino de las rotaciones de rejilla alrededor de los otros dos ejes (X y Z) para garantizar la perpendicularidad de los rayos Xhaz, que se consigue mediante la maximización de los períodos interferogramas en las direcciones horizontal y vertical. </li><li> Mueva el sistema detector tan cerca como sea físicamente posible de la rejilla de fase a lo largo de la dirección de propagación del haz. En este estudio, el uso de una distancia de 43 mm. </li><li> Calcular el periodo más pequeño en el patrón de interferencia. El π / 2 de tablero de ajedrez con rejilla de periodo p = 4,8 micras generará un patrón de interferencia con p θ = 3,4 m y p θ = 2,4 micras (periodo más pequeño) a lo largo de la diagonal y las direcciones no diagonales del tablero de ajedrez, respectivamente. Estimar el número de puntos de datos necesarios en el medio V theta posiciones (d) de pico dada por la ecuación (1) para obtener una curva suave. </li><li> Seleccione el tiempo de exposición adecuado para cada interferograma, cuatro segundos en este caso. </li><li> Interferogramas registro con el mismo tiempo de exposición (por ejemplo, 4 seg) adiferentes distancias-rejilla a detector. Elige el tiempo de exposición sobre la base del nivel de intensidad del haz. A partir de la distancia mínima de rejilla-a detector (43 mm), mueva el detector aguas abajo de la radiografía de los intervalos pequeños (10 mm determinan con base en el paso 4.6) y registrar un interferograma en cada posición hasta que el detector de grating- máxima posible distancia al detector (750 mm). </li><li> Adquirir imágenes de fotograma oscuro con el mismo tiempo de exposición (4 segundos), pero apagar el haz de rayos X y mantener todas las demás condiciones experimentales la misma. </li></ol> Análisis 5. Datos NOTA: Actualmente no existe software estándar disponible para el análisis de datos. <ol><li> Utilizando el programa de procesamiento de imagen seleccionada, leer la imagen de los datos de imagen (s)-marco oscuro y por dentro. Corregir la imagen de datos restando la imagen-marco oscuro (promedio). </li><li> La transformada de Fourier-marco oscuro imagen corregida, que produce picos armónicos visibles en la horizontal (52; = 0º), vertical (θ = 90º), así como θ = 45 ° y θ = 135 ° direcciones. </li><li> Recortar la imagen armónica orden 0 centrada en el pico orden 0 º. La longitud y anchura de la imagen iguales a las distancias entre el 0 ° y 1 picos orden st lo largo de las direcciones horizontal y vertical, respectivamente. Del mismo modo, obtener los 1 orden st imágenes armónicas de la misma longitud y anchura a lo largo de la dirección transversal de interés. </li><li> Transformada de Fourier inversa (IFT) las imágenes armónicas recortadas. Relación de la media de las amplitudes de la imagen de la IFT 1 st orden de la imagen armónica a lo largo de cualquier dirección transversal a la de la imagen IFT de la imagen armónica orden 0 da la visibilidad a lo largo de esa dirección. Tenga en cuenta que este proceso es válido si existen algunos componentes de alta frecuencia en el interferograma medido. De lo contrario, se puede utilizar el correpondientes intensidades de los picos armónicos de la transformada de Fourier imágenes desde el paso 5.4 en su lugar. Debido a la divergencia del haz, las posiciones de los picos armónicos cambiará gradualmente a diferentes distancias-rejilla-a detector. Por lo tanto, una corrección a p &#39;theta en cada distancia o se necesita un proceso de búsqueda de pico. </li><li> Repita el paso 5.1-5.4 para todas las imágenes medidos a diferentes distancias de rejilla a detector y guardar el valor de visibilidad de cada imagen. </li><li> Trazar la θ visibilidad V (d) como una función de la distancia de la rejilla a detector. Identificar los puntos de datos en los picos θ V (d). Tenga en cuenta que la curva completa se midió sólo para identificar mejor las posiciones de los picos dada por la ecuación (1). seleccionar manualmente los puntos de datos de pico, así como puntos de datos adyacentes a cada lado de cada pico. </li><li> Dibuje función de ajuste de Gauss para los puntos de datos seleccionados. Extraer la desviación estándar, σ θ, de THe función de ajuste de Gauss. </li><li> Obtener la longitud de coherencia transversal, ξ θ, utilizando <img alt="Ecuación 5" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq5.jpg" /></li></ol>

<ol><li>Als-Nielsen, J., McMorrow, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAls-Nielsen%2C+J+%22Elements+of+Modern+X-ray+Physics%22">Elements of Modern X-ray Physics</a>. , 2nd, John Wiley & Sons Ltd. (2011).</li>
<li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBorn%2C+M+%22Principle+of+Optics%22">Principle of Optics</a>. , 7th expanded edition, Cambridge University. (1999).</li>
<li>Lin, J. J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+Spatial+Coherence+Function+of+Undulator+Radiation+using+a+Phase+Mask%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Measurement of the Spatial Coherence Function of Undulator Radiation using a Phase Mask.</a> Phys. Rev. Lett. 90 (7), 074801(2003).</li>
<li>Cloetens, P., Guigay, J. P., De Martino, C., Baruchel, J., Schlenker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fractional+Talbot+imaging+of+phase+gratings+with+hard+X-rays%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fractional Talbot imaging of phase gratings with hard X-rays.</a> Opt. Lett. 22 (14), 1059-1061 (1997).</li>
<li>Guigay, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+partial+Talbot+effect+and+its+use+in+measuring+the+coherence+of+synchrotron+X-rays%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Synchrotron+Rad%22%5BJournal%5D)">The partial Talbot effect and its use in measuring the coherence of synchrotron X-rays.</a> J. Synchrotron Rad. 11, 476-482 (2004).</li>
<li>Kluender, R., Masiello, F., Vaerenbergh, P. V., Härtwig, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+spatial+coherence+of+synchrotron+beams+using+the+Talbot+effect%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Status+Solidi+A%22%5BJournal%5D)">Measurement of the spatial coherence of synchrotron beams using the Talbot effect.</a> Phys. Status Solidi A. 206 (8), 1842-1845 (2009).</li>
<li>Pfeiffer, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shearing+Interferometer+for+Quantifying+the+Coherence+of+Hard+X-Ray+Beams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Shearing Interferometer for Quantifying the Coherence of Hard X-Ray Beams.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (1-4), 164801(2005).</li>
<li>Marathe, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+transverse+coherence+of+x-ray+beam+with+2-D+phase+grating+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Probing transverse coherence of x-ray beam with 2-D phase grating interferometer.</a> Opt. Express. 22 (12), 14041-14053 (2014).</li>
<li>Shi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circular+grating+interferometer+for+mapping+transverse+coherence+area+of+X-ray+beams%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Circular grating interferometer for mapping transverse coherence area of X-ray beams.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (1-6), 041116(2014).</li>
<li>2D grating simulation for X-ray phase-contrast and dark-field imaging with a Talbot interferometer. Zanette, I., David, C., Rutishauser, S., Weitkamp, T. X-ray Optics and Microanalysis, Proceedings of the 20th International Congress, , American Institute of Physics. 73-79 (2010).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La Figura 5 muestra la longitud de coherencia transversal estimado a lo largo de las cuatro direcciones. Claramente, la dirección 90 ° tiene mayor ξ θ en comparación con 0 ° dirección. Desde la óptica de la línea de luz tiene un efecto insignificante en la coherencia del haz en la ubicación relativa de rejilla, el área de la coherencia medida es inversamente proporcional al área de tamaño de fuente. La técnica de haz de rayos X de medición coherencia presentado los mapas de esta prec...

Los rayos X dura la radiación sincrotrón de tercera generación, tales como el APS en ANL, Lemont, IL, EE.UU. (http://www.aps.anl.gov), han tenido enormes repercusiones sobre el desarrollo de las ciencias de rayos X . Una fuente de radiación sincrotrón genera un espectro de radiaciones electromagnéticas, desde el infrarrojo hasta longitudes de onda de rayos X, cuando las partículas cargadas, tales como electrones, están hechos para moverse cerca de la velocidad de la luz en una órbita circular. Estas fuentes tienen propiedades muy únicas, tales como alto brillo, estructura de temporización de impulsos y pico-segundos, y gran coherencia espacial y temporal. Haz de rayos X coherencia espacial es un parámetro importante de la tercera y cuarta generación de fuentes de sincrotrón y el número de experimentos que hacen uso de esta propiedad ha aumentado dramáticamente en las últimas dos décadas 1. Las futuras actualizaciones de estas fuentes, tales como la red planificada acromático Multi-doble (MBA) para el anillo de almacenamiento de APS, aumentarán drásticamente el flujo coherente de haz (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). El haz de rayos X se puede ajustar utilizando un monocromador de cristal para lograr una mayor coherencia temporal. La coherencia transversal de las fuentes de sincrotrón es significativamente mayor que la de las fuentes de rayos X de laboratorio con base a causa de la emitancia de haz de electrones de baja y de larga distancia de propagación desde la fuente hasta la estación experimental. Normalmente, experimento de doble agujero de alfiler o de la doble rendija de Young se utiliza para medir la coherencia espacial del haz a través de la inspección de la visibilidad de las franjas de interferencia 2. Para obtener la función de coherencia complejo completo (CCF), las mediciones sistemáticas son necesarios con las dos ranuras colocadas en diferentes posiciones con diferentes separaciones, lo que es, sobre todo para los rayos X duros, incómodos y poco prácticos. Uniformemente redundante (URA) también se puede utilizar para la medición de la coherencia del haz empleando como una máscara de desplazamiento de fase 3. Aunque la técnica puede proporcionar el marco para la cooperación completa, No está libre de modelo. Más recientemente, las técnicas de interferometría basados ​​en el efecto Talbot fueron desarrolladas utilizando la propiedad de auto-formación de imágenes de objetos periódicas. Estos interferómetros hacen uso de la visibilidad interferograma medido a unos distancias auto-imagen aguas abajo de la rejilla para la obtención de la viga transversal coherencia 4-9. Las mediciones de coherencia transversal utilizando dos sistemas de rejilla también se reportaron 7. Mapeo de la coherencia viga transversal, simultáneamente a lo largo direcciones vertical y horizontal se informó por primera vez por JP Guigay et al. 5. Recientemente, los científicos en el Grupo de Óptica de la División de Ciencias de rayos X (XSD), de APS han reportado dos nuevas técnicas para medir la viga atraviesa la coherencia a lo largo de más de dos direcciones simultáneamente utilizando dos métodos: uno con rejilla de una fase de tablero de ajedrez 8, y el otro con rejilla una fase circular 9. En este artículo el measurprocedimientos ement y análisis de datos se describen para la obtención de la coherencia transversal de la viga a lo largo del 0 °, 45 °, 90 °, y 135 ° direcciones respecto a la dirección horizontal, de forma simultánea. Las mediciones se llevaron a cabo en la línea de luz 1-BM de APS con un tablero de ajedrez π fase / 2 de rejilla. Los detalles de esta técnica aparece en las secciones de protocolo incluyen: 1) la planificación del experimento; 2) preparación de la fase de tablero de ajedrez 2-d rejilla; 3) Montaje del ensayo y la alineación en la instalación de sincrotrón; 4) la realización de mediciones de coherencia; 5) Análisis de datos. Además, los resultados representativos se muestran para ilustrar la técnica. Estos procedimientos se pueden llevar a cabo en muchas líneas de luz de sincrotrón con cambios mínimos en el diseño de rejilla.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B imán de flexión Fuente de rayos X Fuente de fotones</td><td>avanzada/ Argonne National Lab</td><td></td><td><a href="http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/">http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/</a></td></tr><tr><td>LYSO Scintillator</td><td>Proteus Inc</td><td></td><td><a href="http://www.apace-science.com/proteus/lyso.htm#top">http://www.apace-science.com/ proteus/lyso.htm#top</a></td></tr><tr><td>Coolsnap HQ2 Detector CCD</td><td>Fotometría<</td><td></td><td>a href="http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php">http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php</a></td></tr><tr><td>ATC 2000 Sistema de deposición catódica UHV</td><td>AJA International Inc</td><td></td><td><a href="http://www.ajaint.com/systems_atc.htm">http:// www.ajaint.com/systems_atc.htm</a></td></tr><tr><td>MICROPOSIT S1800 fotorresistente</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Desarrollador de MICROPOSIT 351</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sistema de litografía MA/BA6</td><td>SUSS MicroTec</td><td></td><td><a href="http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html">http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html</a></td></tr><tr><td>Máquina de recubrimiento por centrifugado WS-400-6NPPB</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td><a href="http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE">http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE</a></td></tr><tr><td>JBX-9300FS sistema de litografía por haz de electrones</td><td>JEOL</td><td></td><td><a href="http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx">http://www.jeolusa. com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx</a></td></tr><tr><td>CS-1701 Sistema RIE</td><td>Nordson March</td><td></td><td><a href="http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx">http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx</a></td></tr><tr><td>Techni Gold 25E</td><td>Technic</td><td></td><td><a href="http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry">http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry</a></td></tr><tr><td>Dektak-8 perfiladora de superficies</td><td>Bruker</td><td></td><td><a href="http://brukersupport.com/ProductDetail/1136">http://brukersupport.com/ProductDetail/ 1136</a></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 1165</td><td>removedor Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

la medición de haz de rayos x coherencia a lo largo de múltiples direcciones usando 2-d del tablero de damas rejilla de fase

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

Un procedimiento para una técnica para medir la coherencia transversal de fuentes de rayos X de radiación de sincrotrón utilizando una sola fase se informó interferómetro rejilla. Las mediciones fueron demostrados en el 1-BM flexión línea de luz imán de la Fuente Avanzada de Fotones (APS) en el Laboratorio Nacional de Argonne (ANL). Mediante el uso de un tablero de ajedrez 2-D π / 2 por desplazamiento de fase rallado, longitudes de coherencia transversales se obtuvieron a lo largo de las direcciones vertical y horizontal, así como a lo largo de los 45 ° y 135 ° direcciones a la dirección horizontal. Siguiendo los detalles técnicos especificados en este documento, interferogramas se midieron en diferentes posiciones aguas abajo de la rejilla de fase a lo largo de la dirección de propagación del haz. valores de visibilidad de cada interferograma se extrajeron de análisis de picos armónicos en su imagen transformada de Fourier. En consecuencia, la longitud de coherencia a lo largo de cada dirección se puede extraer de la evolución de la visibilidad como una función de la rejilla-a-DETECtor distancia. La medición simultánea de la coherencia longitudes en cuatro direcciones ayudaron a identificar la forma elíptica de la zona de coherencia de la fuente de rayos X en forma de Gauss. La técnica informado para la caracterización de la coherencia de múltiples dirección es importante para la selección del tamaño apropiado de la muestra y la orientación, así como para la corrección de los efectos de coherencia parciales en experimentos de coherencia de dispersión. Esta técnica también se puede aplicar para evaluar la coherencia preservar las capacidades de la óptica de rayos X.

Si bien los resultados de simulación y experimentales detallados se podían encontrar en otros lugares 8, en esta sección sólo se muestra una selección de resultados para ilustrar los procedimientos de medición y análisis de datos anteriores. La figura 1 representa la configuración de la prueba en la APS 1-BM-B línea de luz. El tamaño del haz se define por una ranura 1 × 1 mm 2 colocado aguas arriba de la doble monocromador de cristal (DCM) y 25 m de la fuente imán de curvado. El DC...

El procedimiento de protocolo de medición y análisis de los datos se dan para la obtención de la coherencia transversal de una fuente de rayos X de sincrotrón de radiación a lo largo de cuatro direcciones simultáneamente usando una sola fase de tablero de ajedrez 2-D rejilla. Esta sencilla técnica se puede aplicar para la caracterización de la coherencia transversal completa de fuentes de rayos X y la óptica de rayos-X.

La medición de haz de rayos X coherencia a lo largo de múltiples direcciones Usando 2-D del tablero de damas rejilla de fase

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

El objetivo general de este procedimiento es medir la coherencia transversal del haz de rayos X en una línea de haz de sincrotrón, utilizando interferometría de rejillas. La principal ventaja de esta técnica es que puede medir la propiedad de coherencia del haz de rayos X en múltiples direcciones simultáneamente, mediante el uso de gradientes 2D. Aunque el método se demostró en la línea de haz 1-BM en la Fuente de Fotones Avanzada, puede aplicarse a cualquier línea de haz de sincrotrón.La fabricación de redes 2D es fundamental para medir diferentes condiciones de coherencia en la línea de haz. La creación de la red de fase requiere primero la fabricación de un molde para galvanoplastia. El punto de partida para esta demostración es un trozo preparado de oblea de silicio.Esta es la capa de oro en la cara activa de la muestra de 15 milímetros por 15 milímetros. En el lado opuesto de la muestra, hay una ventana de nitruro de silicio de 5 milímetros por 5 milímetros. Hay más detalles de la muestra en esta sección transversal esquemática.Una capa de silicio, que ha sido grabada, se encuentra en el núcleo de la muestra. El lado activo de la muestra tiene una capa de nitruro de silicio de

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Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Se están construyendo grandes interferómetros láser para crear un nuevo tipo de astronomía basada en ondas gravitacionales. Sus sensibilidades, como en muchos otros experimentos de alta precisión, se acercan a los límites fundamentales del ruido, como la vibración atómica de sus componentes. Somos pioneros en tecnologías para superar estos límites utilizando formas novedosas de rayos láser.

La Generación de orden superior Laguerre-Gauss haces ópticos de Interferometría de alta precisión

Se describe la técnica de mezcla de cuatro ondas de femtosegundos, incluyendo configuraciones resueltas espectralmente y resueltas en el tiempo.  Ilustramos la utilidad de esta técnica para la investigación de propiedades físicas cruciales en los semiconductores magnéticos diluidos III-V, proporcionadas por su no linealidad y alta resolución temporal.

La medición de la coherencia Decay en GaMnAs Usando Femtosecond onda Cuatro Mezcla

De alta resolución de imagen intravital con mejor contraste de hasta 120 m de profundidad en los ganglios linfáticos de ratones adultos se consigue modular espacialmente el patrón de excitación de un multi-focal del microscopio de dos fotones. En 100 m de profundidad se midió resoluciones de 487 nm (laterales) y 551 nm (axial), eludiendo así los límites de dispersión y difracción.

Muy resuelto Microscopía intravital rayas-iluminación de centros germinales

Polimerización por precipitación no agitada proporciona un enfoque de prototipado rápido, reproducible para la síntesis de los estímulos sensibles al poli (N -isopropylacrylamide) microgeles de estrecha distribución de tamaños. En esta síntesis protocolo, la caracterización de dispersión de luz y fluorescencia de seguimiento de partículas individuales de estos microgeles en una configuración de la microscopía de campo amplio se demuestran.

Síntesis controlada y de seguimiento de la fluorescencia de muy uniforme de poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgeles

Describimos la construcción de un espectrómetro de (CW-SBS) rápido continuo-agite-estimulado--dispersión de Brillouin. El espectrómetro emplea láseres de diodo de frecuencia única y un vapor atómico-filtro para adquirir espectros de transmisión de muestras turbias/no-turbio con resolución espectral alta en velocidades de hasta 100-fold más rápido que los de los espectrómetros de CW-SBS. Esta mejora permite alta velocidad análisis material de Brillouin.<br...

Espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales

Mostramos cómo codificar el complejo campo de rayos láser mediante el uso de un elemento monofásico. Un interferómetro de sendero común se emplea para mezclar la información de fase mostrada en un modulador de luz espacial fase sólo para finalmente recuperar el patrón de campo complejo deseado en la salida de un sistema de proyección de imagen óptica.

Que forma la amplitud y fase de rayos láser mediante el uso de un modulador de luz espacial sólo fase

Se describe una configuración para las mediciones de corriente inducidas por haz de rayos X en líneas de haz sincrotron. Revela el rendimiento a nanoescala de las células solares y amplía el conjunto de técnicas para la microscopía de rayos X multimodal. Desde el cableado hasta la optimización de señal a ruido, se muestra cómo realizar mediciones XBIC de última generación en una microsonda de rayos X duro.

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La estructura de la banda fotónica permite comprender cómo se propagan los modos electromagnéticos confinados dentro de un cristal fotónico. En los cristales fotónicos que incorporan elementos magnéticos, estos modos ópticos confinados y resonantes van acompañados de una actividad magneto-óptica mejorada y modificada. Describimos un procedimiento de medición para extraer la estructura de la banda magneto-óptica mediante la microscopía espacial Fourier.

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Aquí, describimos el funcionamiento de un circuito fotónico integrado siN que contiene matrices ópticas por fases. Los circuitos se utilizan para emitir rayos láser de baja divergencia en el infrarrojo cercano y dirigirlos en dos dimensiones.

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Este trabajo es una demostración y una guía para realizar y analizar internamente (con un instrumento de rayos X de laboratorio) experimentos in situ de GISAXS de tintas de secado en fotovoltaicas orgánicas con ranura-troquel de rollo a rollo.

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Aprende a medir la coherencia transversal de haces de rayos X en líneas de haz de sincrotrones utilizando interferometría de rejillas 2D. Este método permite caracterizar fuentes de rayos X en múltiples direcciones simultáneamente.

La medición de haz de rayos X coherencia a lo largo de múltiples direcciones Usando 2-D del tablero de damas rejilla de fase

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