Name: Misura di raggi X a fascio coerenza lungo molteplici direzioni Utilizzando 2-D scacchiera reticolo di fase (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Scopri la misura della coerenza trasversale di fasci X con interferometria a reticolo di fase bidimensionale. Questo metodo consente caratterizzazioni simultanee in molteplici direzioni presso sorgenti di sincrotrone.

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L'uso della Sorgente di Fotoni Avanzata e del Centro per i Materiali su Nanoscala, Office of Science User Facilities gestito per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) Office of Science dall'Argonne National Laboratory, è stato supportato dal DOE degli Stati Uniti nell'ambito del Contratto No. DE-AC02-06CH11357. Ringraziamo il Dr. Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, USA, per i numerosi suggerimenti utili durante l'elaborazione dei dati.

1. calendario dell&#39;esperimento <ol><li> Identificare la linea di luce di sincrotrone. Contatto scienziato linea di luce per trovare l&#39;adeguatezza dell&#39;esperimento a quella linea di luce. NOTA: esperimenti riportati in questo manoscritto sono stati eseguiti presso la linea di luce 1-BM-B, che è dedicato a ottica e rilevatori di prova, sotto XSD di APS. </li><li> Presentare una proposta utente e la richiesta di tempo del fascio. </li><li> Definire i dettagli dell&#39;esperimento con lo scienziato linea di luce e specificare gli strumenti necessari, tra cui stadi motorizzati per la griglia e rilevatore di allineamento, rilevatore a 2 dimensioni (CCD o CMOS), lunga fase di traduzione che coprono le distanze meno e più lontane necessari tra il rivelatore e il reticolo di fase. </li><li> Preparare per il tempo fascio seguendo le istruzioni fornite nel sito in questione. Completare i corsi di formazione sulla sicurezza e necessaria forma sperimentale di valutazione della sicurezza. </li></ol> 2. Preparazione del 2-D scacchiera Phase Grata <ol><li> Determinare il periodo del reticolo, p, che è legato al periodo del pattern interferogramma, p θ, insieme diverso trasversale θ angolo di direzione. I valori di visibilità, V θ (d), della interferogramma insieme diverso angolo θ oscillano in funzione della distanza reticolo-to-rivelatore, d. Per un 2-D a scacchiera π / 2 reticolo di fase, V θ (d) picchi a distanza, <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> con n = 1, 2, 3 ... e λ la lunghezza d&#39;onda del fotone. Il modello interferogramma ha un periodo caratteristico p θ = p / √2 lungo la direzione diagonale dei blocchi quadrati e un periodo di p θ = p / 2 lungo il bordo dei blocchi quadrati. La scelta di p si basa quindi sulla seguentecriteri. </li><li> Assicurarsi che almeno alcuni V θ (d) i picchi sono all&#39;interno della più grande distanza di reticolo-to-detector, o il limite di spazio della stazione sperimentale, d max. Per soddisfare d n, θ &lt;d max, ne consegue <img alt="Equazione 2" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> Per n = 5, d max = 1 m, λ = 0,06,888 mila nm (18 keV), dà p θ &lt;3.9 micron. </li><li> All&#39;interno d max, assicurarsi che l&#39;altezza del picco V θ (d) alla massima distanza d n, θ è meno di un fattore γ di quella del primo V θ (d) picco a d 1, θ per avere un preciso gaussiana raccordo funzione di decadimento. Quindi, γ = V θ, n (d) /V θ, 1 (d), che è il rapporto tra il n ° di picco visibilità al primo picco. Per una sorgente di raggi X dopo la distribuzione di intensità Gaussiana con la lunghezza di coerenza, ξ θ, il periodo di una / 2 π fase reticolo esigenze per soddisfare <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> per esempio, con γ = 10%, ξ θ = 5 micrometri e parametri sopra, dà p θ&gt; 2.4 micron. </li><li> Assicurarsi che il periodo del reticolo interferogramma, p θ, è alcune volte più grande della risoluzione spaziale del rivelatore scegliendo i sistemi di rivelazione corretti. </li><li> Determinare lo spessore, T, del reticolo richiesta per uno sfasamento di, φ, alla lunghezza d&#39;onda dei raggi X fotoni, λ, utilizzando <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> dove δè l&#39;indice decremento di rifrazione del materiale sfasamento. Ad esempio, il decremento indice di rifrazione per Au è 9,7 × 10 -6 per il 18 keV. Lo spessore Au per φ = π / 2 reticolo di fase è quindi da 1,8 micron. </li><li> Realizzare il reticolo di fase da elettrodeposizione Au in uno stampo di polimero modellato su un nitruro di silicio (Si 3 N 4) finestra. NOTA: La procedura per la preparazione di nitruro di silicio (Si 3 N 4) substrato finestra e fabbricazione della struttura reticolo sono presentati di seguito. <ol><li> Preparare il substrato prima rilasciando membrana Si 3 N 4 per formare la finestra trasparente ai raggi X. </li><li> Acquisire silicio wafer (Si) con ridotte sollecitazioni (&lt;250 MPa) Si 3 N 4 depositati su entrambi i lati del wafer da un fornitore. </li><li> Caricare il wafer in un sistema di deposizione sputtering magnetron depositare Cr e Au agire come base elettroplaccatura. </li><li> Deposito 5 nm di Cr °it 30 nm di Au su un lato del wafer, seguendo le indicazioni del produttore. NOTA: I processi di deposizione dal produttore del sistema includerà informazioni quali velocità di deposizione. </li><li> Scaricare wafer da strumento di deposizione. Utilizzare il lato del wafer depositato presso Cr e Au per grattugiare fabbricazione. </li><li> Determinare la dimensione totale del reticolo e quindi progettare una maschera di fotolitografia per membrane modello leggermente più grande. Utilizzare il disegno di acquisire una maschera di fotolitografia con l&#39;acquisto da un venditore o di fabbricare la maschera di fotolitografia. </li><li> Spin uno spesso strato 3 micron di photoresist sul retro del wafer dove non c&#39;è rivestimento Cr e Au. Esporre resist con uno strumento di litografia UV per 20 secondi utilizzando la maschera fotolitografica progettato. Sviluppare l&#39;esposto resistere in soluzione acquosa di sviluppo alcalina per 30 sec poi sciacquare con acqua deionizzata e asciugare con scorre N 2. </li><li> Caricare il wafer in un attacco con ioni reattivi (RIE) strumento wesimo modellata fotosensibile di fronte alla camera. Utilizzare CF 4 plasma per incidere le seguenti Si 3 N 4 istruzioni utensili esposti. </li><li> Evacuare la camera di attacco e di ingresso ricetta etch in strumento RIE. Eseguire la ricetta fino al 3 N 4 strati Si è inciso completamente e lo strato di Si viene esposto nel modello. </li><li> Etch il Si esposta sul retro del wafer immergendo in una soluzione di KOH 30% riscaldato a 80 ° C per circa 8 ore. velocità di attacco è di circa 75 micron / ora utilizzando la ricetta indicata. </li><li> Dopo Si etch è finito, sciacquare con acqua deionizzata e asciugare con scorre N 2. Il campione è pronto per grattugiare fabbricazione. </li></ol></li><li> Realizzare lo stampo elettrodeposizione per la fase di reticolo utilizzando la seguente procedura. <ol><li> Progettare la scacchiera modello griglia quadrata e compensare modello polarizzazione riducendo le dimensioni esposta modello quadrato da 100-250 nm. Include un&gt; 50 micron di larghezza cornice intorno al grating modello per la conferma dello spessore più avanti nel processo. </li><li> Caricare il campione in una centrifuga resistono coater e deposito poli (metilmetacrilato) (PMMA) positivo resistono soluzione sul lato reticolo del campione. Eseguire lo spin coater resistere a formare un 2 a 3,5 micron resistere a film spesso a seconda dello spessore reticolo finale desiderato. NOTA: le curve di Spin con informazioni sulla velocità di centrifuga contro spessore del film sono forniti dal fornitore della soluzione PMMA o possono essere determinati empiricamente. </li><li> Caricare il wafer in un sistema di litografia a fascio elettronico 100 keV. </li><li> Calibrare strumento per l&#39;esposizione con una grande corrente di esposizione superiore a 10 nA. </li><li> Esporre il PMMA resistere utilizzando uno strumento di litografia e-beam 100 keV per creare il modello di reticolo, dove le aree esposte saranno rimosse nella fase di sviluppo. Utilizzare un intervallo di dose di esposizione di 1,100-1,250 uC / cm 2 a seconda dello spessore di resistere. </li><li> Scaricare il campione dallo strumento. </li><li> Sviluppare l&#39;esposto resisteresommergendo in 7: 3 (in volume) di alcool isopropilico (IPA): soluzione di acqua deionizzata per 30-40 sec con agitando leggermente. Risciacquare con IPA, e poi asciugare con scorre N 2. Assicurarsi che il PMMA è stato completamente sviluppato, cercando in area esposta con un microscopio ottico. </li><li> Caricare il campione in uno strumento RIE con pattern PMMA affacciata alla camera. </li><li> Evacuare la camera di attacco e di ingresso descum ricetta etch in strumento RIE. Il processo descum è un breve (&lt;30 sec) O etch base 2 plasma per rimuovere ogni residuo di PMMA dall&#39;area reticolo esposta. </li></ol></li><li> Termina il reticolo Au dalla elettrodeposizione nello stampo fabbricato utilizzando la seguente procedura. <ol><li> Assicurarsi che lo spessore dello stampo galvanizzazione mediante la scansione di sonda di un profilometro attraverso la cornice inclusa per la conferma dello spessore. </li><li> Immergere il campione nella soluzione elettrolitica Au-solfito riscaldata a 40 ° C. La configurazione elettroplaccatura è composto da un bicchiere riempito con l&#39;elesoluzione ctroplating, una corrente costante di alimentazione DC e una maglia anodo Pt. </li><li> Determinare l&#39;area di placcatura del campione calcolando l&#39;Au esposto nel modello esposto, quindi calcolare corrente per la densità di corrente desiderato, che è la variabile principale utilizzato per impostare la velocità di deposizione. </li><li> Calcola il tempo per raggiungere la placcatura spessore reticolo desiderato utilizzando il tasso di placcatura determinata dalla densità di corrente applicata. </li><li> Accendere l&#39;alimentatore CC per applicare la corrente determinato sul campione, che funge da catodo, e la piastra per circa la metà del tempo totale di placcatura. </li><li> Misurare lo spessore di placcatura con lo stesso metodo utilizzato nella fase 2.8.1. </li><li> Accendere l&#39;alimentazione DC per placcare Au nello stampo PMMA e placcano allo spessore reticolo desiderato, tenendo conto dell&#39;altezza placcato misurata al punto 2.8.6. </li></ol></li><li> Rimuovere lo stampo di polimero utilizzando un solvente riscaldato immergendo il campione. Poi ispezionare con una Optical microscopio e un microscopio elettronico a scansione (SEM) per confermare passo reticolare, ciclo di lavoro, e lo spessore reticolo. NOTA: Avere due reticoli di fase scacchiera 2-D (uno per l&#39;esperimento e uno di riserva) pronto, qualche giorno prima dell&#39;inizio dell&#39;esperimento. </li></ol> 3. dell&#39;esperimento e allineamento presso l&#39;impianto di sincrotrone <ol><li> Richiesta scienziato linea di luce per impostare l&#39;energia del fascio di raggi X o lunghezza d&#39;onda al valore desiderato che corrisponde al reticolo di fase. Solitamente usata energie dei raggi X alla linea di luce APS 1-BM sono comprese tra 6 e 28 keV. In questo caso, regolare l&#39;energia del fotone a 18 keV. </li><li> Selezionare la lente obiettivo desiderato per il sistema rivelatore. Qui, utilizzare un rivelatore CCD CoolSnap HQ2 con 1.392 × 1.040 pixel di imaging di 6,45 × 6,45 micron 2 dimensione dei pixel. Per risolvere la figura di interferenza più piccolo, utilizzare un piano di CE Neofluar 10 × obiettivo. La dimensione dei pixel effettiva del sistema di rilevazione tra cui l&#39;ingrandimentoeffetto di obiettivo microscopica è quindi 0,64 micron. La risoluzione spaziale stimato è di circa 2 micron, che è principalmente dovuta alla funzione punto diffusione del sistema rivelatore. </li><li> Per impostare grezzo focalizzazione del sistema di rilevazione, posizionare lo scintillatore (lutezio-ittrio oxyorthosilicate, spessore 150 micron) a &#39;distanza di lavoro&#39; dalla lente (~ 5,2 millimetri per il sistema utilizzato). In un primo momento, impostare la messa a fuoco in luce ambiente attraverso il monitoraggio delle immagini acquisite in &#39;modo continuo&#39; come la posizione scintillatore viene regolata utilizzando un pico-motore. </li><li> Spostare il sensore 2-D nel fascio di raggi X, utilizzando stadi verticali e orizzontali allineare il centro del rivelatore al centro del fascio. </li><li> Collocare un &#39;campione della fase&#39;, per esempio un pezzo di polistirolo, il fascio di raggi X. Eseguire la messa a fuoco micrometrica del sistema rivelatore osservando il modello di dispersione dal campione fase e regolando la posizione scintillatore fino alla massima nitidezza. </li> &lt;/ Ol&gt; 4. Esecuzione di coerenza Misure <ol><li> Posizionare la scacchiera 2-D reticolo nel fascio di raggi X in cui la coerenza del fascio deve essere misurata. In questo caso è a 34 metri dalla sorgente magnete piegatura. </li><li> Regolare il piano della fase scacchiera 2-D reticolo ad essere perpendicolare alla direzione di propagazione del fascio di raggi X. </li><li> Centrare la grata al fascio di raggi X utilizzando le fasi motorizzate e guardando le immagini acquisite in modalità continua rivelatore. </li><li> Ruotare il reticolo intorno radiografia direzione di propagazione del fascio (y) in modo che la direzione diagonale della scacchiera si trova lungo la direzione del fascio trasversale desiderata. In questo caso, allineare le direzioni diagonali della scacchiera (indicazioni di misurazione preferiti) nelle direzioni orizzontale e verticale della trave. Fine tune le rotazioni reticolo intorno agli altri due assi (X e Z) per garantire la sua perpendicolarità con i raggi Xfascio, che si ottiene massimizzando i periodi interferogramma in entrambe le direzioni orizzontale e verticale. </li><li> Spostare il sistema rivelatore più vicino fisicamente possibile il reticolo di fase lungo la direzione di propagazione del fascio. In questo studio, usare una distanza di 43 mm. </li><li> Calcolare il periodo più piccolo del modello di interferenza. Il / 2 scacchiera π reticolo con periodo p = 4.8 micron genererà una figura di interferenza con p θ = 3.4 micron e p θ = 2.4 micron (periodo più piccolo) lungo la diagonale e le direzioni non diagonali della scacchiera, rispettivamente. Stimare il numero di punti dati necessari in-tra V θ (d) di picco posizioni data dall&#39;equazione (1) per ottenere una curva regolare. </li><li> Selezionare il tempo di esposizione appropriato per ogni interferogramma, quattro secondi in questo caso. </li><li> Interferogrammi record con il tempo stessa esposizione (ad esempio, 4 sec) adiverse distanze reticolo-to-rilevatore. Scegliere il tempo di esposizione in base al livello di intensità del fascio. A partire dalla distanza minima reticolo-to-detector (43 mm), spostare il rilevatore a valle della radiografia per piccoli intervalli (10 mm determinato in base al punto 4.6) e registrare un interferogramma in ogni posizione del rivelatore fino a che il massimo possibile grating- to-rivelatore distanza (750 mm). </li><li> Acquisire immagini dark-telaio con lo stesso tempo di esposizione (4 sec) ma spegnere il fascio di raggi X e mantenere tutte le altre condizioni sperimentali stesso. </li></ol> Analisi 5. I dati NOTA: Non ci sono attualmente software standard disponibili per l&#39;analisi dei dati. <ol><li> Utilizzando il programma di elaborazione delle immagini selezionato, leggere l&#39;immagine scura-frame (s) e l&#39;immagine dei dati in. Correggere l&#39;immagine di dati sottraendo l&#39;immagine dark-telaio (media). </li><li> Trasformata di Fourier al buio-frame immagine corretta, che produce picchi armonici visibili in orizzontale (52; = 0 °), verticale (θ = 90 °) e θ = 45 ° e θ = 135 ° direzioni. </li><li> Ritagliare l&#39;immagine 0 ° ordine armonico centrato al fine di picco 0 °. La lunghezza e la larghezza dell&#39;immagine uguale alla distanza tra 0 ° e 1 ° picchi ordine lungo le direzioni orizzontale e verticale, rispettivamente. Analogamente, ottenere 1 ° Ordine immagini armoniche della stessa lunghezza e larghezza lungo la direzione trasversale di interesse. </li><li> Trasformata inversa di Fourier (IFT) le immagini armoniche ritagliate. Rapporto tra la media delle ampiezze dell&#39;immagine IFT dal 1 ° ordine immagine armonica lungo qualsiasi direzione trasversale a quella dell&#39;immagine IFT dall&#39;immagine armonica 0 ° ordine spedisce la visibilità lungo quella direzione. Si noti che questo processo è valido se esistono pochi componenti ad alta frequenza nel interferogramma misurato. In caso contrario, si può usare il corrispondenti armoniche intensità dei picchi della trasformata di Fourier immagini dal punto 5.4, invece. A causa della divergenza del fascio, le posizioni di picco armoniche cambieranno gradualmente a differenti distanze reticolo-to-detector. Pertanto, una correzione p &#39;θ ad ogni distanza o è necessario un processo di ricerca di picco. </li><li> Ripetere il passaggio 5,1-5,4 per tutte le immagini misurati a distanze diverse reticolo-to-rivelatore e salvare il valore di visibilità di ogni immagine. </li><li> Tracciare la θ visibilità V (d) in funzione della distanza reticolo-to-rivelatore. Identificare i punti dati a V θ (d) i picchi. Si noti che la curva di pieno stata misurata solo per meglio individuare le posizioni di picco data dall&#39;equazione (1). Selezionare manualmente punti dati picco così come i punti di dati adiacenti su entrambi i lati di ogni picco. </li><li> Disegnare funzione di raccordo gaussiana per i punti dati selezionati. Estrarre la deviazione standard, σ θ, di The gaussiano funzione di raccordo. </li><li> Ottenere la lunghezza di coerenza trasversale, ξ θ, utilizzando <img alt="Equazione 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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La Figura 5 mostra la lunghezza stimata coerenza trasversale secondo quattro direzioni. Chiaramente, la direzione 90 ° ha una maggiore ξ θ rispetto a 0 ° direzione. Poiché la linea di luce ottica ha un effetto trascurabile sulla coerenza fascio nella posizione relativa reticolo, la zona coerenza misurata è inversamente proporzionale all&#39;area dimensioni sorgente. La tecnica di misura coerenza fascio di raggi X presentato Mappe questa precisione che può essere visualizzata come un&...

I raggi X duri sorgenti di radiazione di sincrotrone di terza generazione, come ad esempio l&#39;APS a ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov), hanno avuto un enorme impatto sullo sviluppo delle scienze a raggi X . Una sorgente di radiazione di sincrotrone genera uno spettro di radiazioni elettromagnetiche, dall&#39;infrarosso lunghezze d&#39;onda dei raggi X, quando particelle cariche, come gli elettroni, sono fatti per spostare vicino alla velocità della luce in un&#39;orbita circolare. Queste fonti hanno proprietà molto uniche come alta luminosità, struttura temporale pulsato e pico-secondo, e grande coerenza spaziale e temporale. Fascio di raggi X coerenza spaziale è un importante parametro di terza e quarta generazione sincrotrone e il numero di esperimenti che si avvale della struttura è drammaticamente aumentata negli ultimi due decenni 1. I futuri aggiornamenti di queste fonti, come ad esempio il reticolo previsto Achromat Multi-bend (MBA) per l&#39;anello di accumulazione APS, aumenteranno drammaticamente il flusso coerente del fascio (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). Il fascio di raggi X può essere regolato utilizzando un cristallo monocromatore per ottenere una maggiore coerenza temporale. La coerenza trasversale del sincrotrone è significativamente superiore a quella di laboratorio sulla base sorgenti di raggi X a causa della emittanza fascio elettronico a bassa e lunga distanza di propagazione dalla sorgente alla stazione sperimentale. Normalmente, di Young esperimento della doppia pinhole o doppia fenditura è usato per misurare la coerenza spaziale del fascio attraverso l&#39;ispezione della visibilità delle frange di interferenza 2. Per ottenere la funzione Coherence Complex completa (CCF), misurazioni sistematiche sono necessarie con le due fessure poste a differenti posizioni con varie separazioni, che è, in particolare per raggi X duri, ingombranti e poco pratici. Uniformemente Redundant Array (URA) può anche essere utilizzato per la misura del fascio coerenza impiegando come sfasamento maschera 3. Sebbene la tecnica può fornire la piena CCF, Non è privo di modello. Più di recente, le tecniche interferometriche basate sull&#39;effetto Talbot sono stati sviluppati utilizzando la proprietà di auto-formazione immagine di oggetti periodici. Questi interferometri utilizzano la visibilità interferogramma misurato a pochi distanze angolo di imaging a valle della griglia per ottenere la trave trasversale coerenza 4-9. Misure di coerenza trasversale utilizzando due sistema reticolo è anche riferito 7. Mappatura la coerenza trave trasversale, contemporaneamente lungo direzioni orizzontale e verticale è stata riportata da JP Guigay et al. 5. Recentemente, gli scienziati del Gruppo Ottica, Divisione Scienze raggi X (XSD), di APS hanno riportato due nuove tecniche per misurare fascio trasversali che la coerenza lungo più di due direzioni contemporaneamente utilizzando due metodi: uno con una fase scacchiera reticolo di 8, e l&#39;altra con griglia una fase di circolare 9. In questo lavoro il measurprocedure ement e di analisi dei dati sono descritti per ottenere la coerenza trasversale del fascio lungo la 0 °, 45 °, 90 °, e 135 ° direzioni rispetto alla direzione orizzontale, simultaneamente. Le misurazioni sono state effettuate presso la linea di luce 1-BM di APS con una scacchiera π fase / 2 grata. I dettagli di questa tecnica elencato in sezioni protocollo comprendono: 1) pianificazione dell&#39;esperimento; 2) Preparazione della 2-D Fase scacchiera reticolo; 3) l&#39;installazione e l&#39;allineamento esperimento presso l&#39;impianto di sincrotrone; 4) l&#39;esecuzione di misure di coerenza; 5) l&#39;analisi dei dati. Inoltre, i risultati rappresentativi sono mostrati per illustrare la tecnica. Queste procedure possono essere eseguite in molte linee di luce di sincrotrone con modifiche minime sul disegno reticolo.

<table><tbody><tr><td>Sorgente di raggi X con magnete di flessione 1-BM-B</td><td>Sorgente di fotoni avanzati/ 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>Rivelatore CCD Coolsnap HQ2</td><td>Fotometria</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 UHV sistema di deposizione sputtering</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 fotoresist</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sviluppatore MICROPOSIT 351</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sistema di litografia 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>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 sistema di litografia a fascio di elettroni</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/PRODOTTI/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 profilatore di superficie</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 dispositivo di rimozione</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

misura di raggi x a fascio coerenza lungo molteplici direzioni utilizzando 2-d scacchiera reticolo di fase

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

Una procedura per una tecnica per misurare la coerenza trasversale della radiazione di sincrotrone sorgenti di raggi X utilizzando una singola fase è riportato interferometro a reticolo. Le misurazioni sono state dimostrate al 1-BM piegatura magnete linea di luce della Advanced Photon Source (APS) presso Argonne National Laboratory (ANL). Utilizzando un 2-D scacchiera π / 2 sfasamento grattugiatura, lunghezze di coerenza trasversali sono stati ottenuti lungo le direzioni verticale e orizzontale come pure lungo i 45 ° e 135 ° indicazioni per la direzione orizzontale. In seguito i dettagli tecnici specificati in questo documento, interferogrammi sono stati misurati in diverse posizioni a valle della fase di reticolo lungo la direzione di propagazione del fascio. valori visibilità di ogni interferogramma sono stati estratti da analizzare picchi armonici nella sua immagine trasformata di Fourier. Di conseguenza, la lunghezza di coerenza lungo ogni direzione può essere estratto dalla evoluzione della visibilità in funzione del reticolo-to-DATECtor distanza. La misurazione simultanea di coerenza lunghezze in quattro direzioni contribuito a individuare la forma ellittica della zona coerenza della sorgente di raggi X a forma gaussiana. La tecnica riportata per multiple direzione caratterizzazione coerenza è importante per la scelta della dimensione adeguata del campione e l&#39;orientamento e per correggere gli effetti coerenza parziale in esperimenti di scattering coerenza. Questa tecnica può essere applicata anche per valutare le capacità di coerenza conservazione di ottica a raggi X.

Mentre i risultati sperimentali e di simulazione dettagliati potrebbe essere trovato altrove 8, questa sezione solo spettacoli selezionati risultati per illustrare le procedure di misurazione e di analisi dei dati di cui sopra. Figura 1 rappresenta la configurazione dell&#39;esperimento presso l&#39;APS 1-BM-B linea di luce. La dimensione del fascio è definita da una feritoia 1 × 1 mm 2 posto a monte della doppia cristallo monocromatore (DCM) e 25 m dalla sorgente magnete piegatura...

La procedura protocollo di misura e l&#39;analisi dei dati sono dati per ottenere la coerenza trasversale di una sorgente di raggi X radiazione di sincrotrone quattro direzioni contemporaneamente utilizzando una singola fase scacchiera 2-D reticolo. Questa semplice tecnica può essere applicata per la completa coerenza caratterizzazione trasversale di sorgenti di raggi X e ottica a raggi X.

Misura di raggi X a fascio coerenza lungo molteplici direzioni Utilizzando 2-D scacchiera reticolo di fase

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

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la coerenza trasversale del fascio di raggi X in una linea di fascio di sincrotrone, utilizzando l'interferometria a grating. Il principale vantaggio di questa tecnica consiste nella capacità di misurare contemporaneamente la proprietà di coerenza del fascio di raggi X in più direzioni, sfruttando gradienti 2D. Sebbene il metodo sia stato dimostrato alla linea di fascio 1-BM presso l'Advanced Photon Source, esso può essere applicato a qualsiasi linea di fascio di sincrotrone.La produzione di reticoli 2D è fondamentale per misurare diverse condizioni di coerenza del fascio. La creazione del reticolo di fase richiede innanzitutto la fabbricazione di uno stampo per elettroformatura. Il punto di partenza per questa dimostrazione è un pezzo preparato di wafer di silicio.Questo è lo strato d'oro sulla faccia attiva del campione di 15 millimetri per 15 millimetri. Sul lato opposto del campione, è presente una finestra in nitruro di silicio di 5 millimetri per 5 millimetri. Maggiori dettagli del campione sono riportati in questa sezione trasversale schematica.Uno strato di silicio, che è stato inciso, si trova al centro del campione. Il l

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