Name: Mesure de faisceau de rayons X Cohérence le long de plusieurs directions à laide de 2-D Damier Phase caillebotis (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Découvrez la mesure de la cohérence transverse des faisceaux de rayons X par interférométrie à réseaux utilisant des réseaux de phase 2D. Cette méthode permet une caractérisation complète des sources et optiques X.

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Utilisation de la source de photons avancée et du Center for Nanoscale Materials, Office of Science User Facilities exploitées pour le compte du Département de l’énergie des États-Unis (DOE) Office of Science par l’Argonne National Laboratory, a été soutenue par le DOE des États-Unis dans le cadre du contrat n°. DE-AC02-06CH11357. Nous remercions le Dr Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, États-Unis, pour ses nombreuses suggestions utiles lors du traitement des données.

<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>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

La figure 5 représente la longueur de cohérence transversale estimée selon les quatre directions. De toute évidence, la direction de 90 ° a ξ supérieur θ par rapport à 0 ° direction. Etant donné que l&#39;optique de ligne de lumière a un effet négligeable sur la cohérence du faisceau à l&#39;emplacement relatif de réseau, la zone de cohérence mesurée est inversement proportionnelle à la source de la zone de taille. La technique de mesure de cohérence faisceau de rayons X pré...

Les rayons X durs sources de rayonnement synchrotron de troisième génération, tels que l&#39;APS à ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov), ont eu des répercussions considérables sur le développement des sciences de rayons X . Une source de rayonnement synchrotron génère un spectre de radiations électromagnétiques, de l&#39;infrarouge aux longueurs d&#39;onde des rayons X, lorsque des particules chargées, telles que des électrons, sont faits pour se déplacer près de la vitesse de la lumière dans une orbite circulaire. Ces sources ont des propriétés uniques telles que la haute luminosité, structure temporelle pulsée et pico-seconde, et une grande cohérence spatiale et temporelle. Faisceau de rayons X cohérence spatiale est un paramètre important des troisième et quatrième sources de rayonnement synchrotron de production et le nombre d&#39;expériences faisant usage de cette propriété a considérablement augmenté au cours des deux dernières décennies 1. Les futures mises à jour de ces sources, telles que le réseau prévu achromat Multi-coude (MBA) pour l&#39;anneau de stockage APS, va considérablement augmenter le flux cohérent de faisceau (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). Le faisceau de rayons X peut être réglée au moyen d&#39;un monochromateur à cristal pour parvenir à une cohérence temporelle plus élevée. La cohérence transversale des sources de rayonnement synchrotron est nettement supérieure à celle des sources à cause du faible émittance de faisceau d&#39;électrons et longue distance de propagation de la source vers la station expérimentale de rayons X à base de laboratoire. Normalement, expérience en double sténopé ou double fente de Young est utilisé pour mesurer la cohérence spatiale du faisceau à travers l&#39;inspection de la visibilité des franges d&#39;interférence 2. Pour obtenir la fonction de cohérence complexe complet (CCF), des mesures systématiques sont nécessaires avec les deux fentes placées à des positions différentes avec différentes séparations, ce qui est, en particulier pour les rayons X durs, encombrants et peu pratiques. De façon uniforme Redundant Array (URA) peut également être utilisé pour la mesure de la cohérence du faisceau en utilisant comme masque à déphasage 3. Bien que la technique peut fournir le CCF complet, Il est sans modèle. Plus récemment, les techniques interférométriques basées sur l&#39;effet Talbot ont été développés en utilisant la propriété d&#39;auto-imagerie d&#39;objets périodiques. Ces interféromètres font usage de la visibilité de l&#39; interférogramme mesuré à quelques distances d&#39; auto-imagerie en aval du réseau pour obtenir la poutre transversale cohérence 4-9. Les mesures de cohérence transversale en utilisant deux systèmes de réseau est également rapporté 7. Cartographie de la cohérence de poutre transversale, simultanément dans des directions verticales et horizontales a d&#39; abord été rapportée par JP Guigay et al. 5. Récemment, les scientifiques du Groupe Optique, Division de la science des rayons X (XSD), de l&#39; APS ont rapporté deux nouvelles techniques pour mesurer faisceau transverses cohérence le long de plus de deux directions simultanément en utilisant deux méthodes: l&#39; une avec une phase de checkerboard caillebotis 8, et l&#39;autre avec une phase circulaire réseau 9. Dans cet article, la mesuret les procédures d&#39;analyse des ement données sont décrites pour obtenir la cohérence transversale du faisceau le long de 0 °, 45 °, 90 °, 135 ° et les directions par rapport à la direction horizontale, en même temps. Les mesures ont été effectuées à la ligne de lumière 1-BM de l&#39;APS avec / 2 de la phase d&#39;un réseau en damier. Les détails de cette technique figurant dans les sections de protocole comprennent: 1) la planification de l&#39;expérience; 2) Préparation du 2-d phase de réseau en damier; 3) la configuration de l&#39;expérience et de l&#39;alignement à l&#39;installation de synchrotron; 4) effectuer des mesures de cohérence; 5) l&#39;analyse des données. En outre, les résultats représentatifs sont présentés pour illustrer la technique. Ces procédures peuvent être effectuées à de nombreux beamlines synchrotron avec un minimum de changements sur la conception de réseau.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B aimant courbant Source de rayons X</td><td>Source de photons avancée/ 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 Détecteur CCD</td><td>Photometrics</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 Système de dépôt par pulvérisation cathodique 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 photorésine</td><td>Dow&nbsp ;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 351</td><td>développeur Dow&nbsp ;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA/BA6 système de lithographie</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>Spin coater 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 système de lithographie par faisceau d’électrons</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 RIE system</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 profileur de surface</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 dissolvant</td><td>Dow&nbsp ;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mesure de faisceau de rayons x cohérence le long de plusieurs directions à l&#39;aide de 2-d damier phase caillebotis

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

Une procédure d&#39;une technique permettant de mesurer la cohérence transversale des sources de rayons X rayonnement synchrotron en utilisant une seule phase interférométrique réseau est signalée. Les mesures ont été démontrées au 1-BM aimant de courbure de la ligne de lumière Advanced Photon Source (APS) à l&#39;Argonne National Laboratory (ANL). En utilisant un damier 2-D / 2 déphasage réseau, longueurs de cohérence transversales ont été obtenues le long des directions verticales et horizontales ainsi que le long des 45 ° et 135 ° directions à la direction horizontale. Suivant les caractéristiques techniques énoncées dans le présent document, interférogrammes ont été mesurés à différentes positions en aval du réseau de phase suivant la direction de propagation du faisceau. Les valeurs de visibilité de chaque interférogramme ont été extraites de l&#39;analyse des pics harmoniques dans son image transformée de Fourier. Par conséquent, la longueur de cohérence le long de chaque direction peut être extraite de l&#39;évolution de la visibilité en fonction de la grille à détector la distance. La mesure simultanée de longueurs de cohérence dans quatre directions ont permis d&#39;identifier la forme elliptique de la zone de cohérence de la source de rayons X en forme de gaussienne. La technique rapportée pour plusieurs cohérence direction de caractérisation est important pour le choix de la taille et l&#39;orientation appropriée de l&#39;échantillon, ainsi que pour corriger les effets de la cohérence partielle dans les expériences de diffusion de cohérence. Cette technique peut également être appliquée pour évaluer la cohérence en préservant les capacités de l&#39;optique X-ray.

Bien que les résultats expérimentaux et de simulation détaillées pourraient être trouvées ailleurs 8, cette section ne montre les résultats pour illustrer les procédures de mesure et d&#39; analyse des données ci - dessus sélectionnée. La figure 1 représente la configuration de l&#39; expérience à l&#39;APS 1-BM-B ligne de lumière. La taille du faisceau est définie par une fente de 1 x 1 mm 2 placé en amont du cristal monochromateur double (DCM) et 25 m de la source de l&#39; aiman...

La procédure de protocole de mesure et d&#39;analyse de données sont données pour l&#39;obtention d&#39;une cohérence transversale d&#39;une source de rayons X du rayonnement synchrotron selon quatre directions simultanément à l&#39;aide d&#39;une seule phase de damier 2-D réseau. Cette technique simple peut être appliquée pour toutes transversale cohérence caractérisation des sources de rayons X et de l&#39;optique X-ray.

Mesure de faisceau de rayons X Cohérence le long de plusieurs directions à l&#39;aide de 2-D Damier Phase caillebotis

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

L'objectif général de cette procédure est de mesurer la cohérence transversale du faisceau de rayons X sur une ligne de lumière de synchrotron, en utilisant l'interférométrie par réseaux. Le principal avantage de cette technique réside dans sa capacité à mesurer simultanément la propriété de cohérence du faisceau de rayons X dans plusieurs directions, grâce à l'utilisation de gradients 2D. Bien que la méthode ait été démontrée sur la ligne de lumière 1-BM de l'Advanced Photon Source, elle peut être appliquée à n'importe quelle ligne de lumière de synchrotron.La fabrication de réseaux 2D est essentielle pour mesurer différentes conditions de cohérence des lignes de faisceau. La création du réseau de phase nécessite tout d'abord la fabrication d'un moule par électrodépôt. Le point de départ de cette démonstration est un morceau de tranche de silicium préparé.Ceci est la couche d'or sur la face active de l'échantillon de 15 millimètres sur 15 millimètres. Sur le côté opposé de l'échantillon, se trouve une fenêtre de nitrure de silicium de 5 millimètres sur 5 millimètres. Des détails supplémentaires sur l'échantillon sont visibles dans cette coupe schématique.Une couche de silicium gra

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