Name: 2-D 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 X 선 빔 일관성의 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: 학습하세요 2D 위상 격자를 이용한 X선 빔 횡방향 일관성 측정 방법을. 동기가속기 빔라인에서 다중 방향 동시 측정이 가능하며, 전자빔 리소그래피와 전기도금을 통한 격자 제작 과정을 포함합니다.

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아르곤 국립 연구소가 미국 에너지부(DOE) 과학국을 위해 운영하는 과학 사용자 시설 사무실인 고급 광자 소스 및 나노 스케일 재료 센터의 사용은 계약 번호에 따라 미국 에너지부의 지원을 받았습니다. DE-AC02-06CH11357입니다. 데이터 처리 과정에서 많은 유용한 제안을 해주신 NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, USA의 Han Wen 박사님께 감사드립니다.

1. 실험 기획 <ol><li> 싱크로트론 빔라인을 확인합니다. 그 빔라인에서 실험의 적합성을 찾기 위해 빔라인 과학자에게 문의하십시오. 참고 :이 논문에보고 된 실험은 APS의 XSD에서, 광학 검출기 테스트에 전념 1-BM-B의 빔라인에서 수행 하였다. </li><li> 사용자 제안 및 빔 시간 요청을 제출합니다. </li><li> 격자와 검출기 배열, 2 차원 검출기 (CCD 또는 CMOS), 검출기 사이에 필요한 최소한과 가장 먼 거리를 덮는 긴 번역 단계에 대한 동력 단계를 포함하여 필요한 악기를 빔라인 과학자와 실험의 세부 사항을 작업하고 지정 위상 격자. </li><li> 관련 웹 사이트에서 제공하는 지침에 따라 빔 시간을 준비합니다. 안전 교육 및 필요한 실험 안전성 평가 양식을 작성합니다. </li></ol> 2-D 바둑판 박사 2. 준비ASE 격자 <ol><li> 다른 횡 방향으로 각도 θ 함께, 간섭 패턴, P는 θ의 기간과 관련이 격자 쪽의 기간을 결정합니다. 다른 각도 θ에 따른 간섭의 표시 값 V θ (d)는, 격자 간 거리 검출기의 함수 D로 요동. 거리에있는 2-D 바둑판 π / 2 위상 격자 V의 θ (d) 피크, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> N = 1, 2, 3 ...과 λ 광자 파장. 간섭 무늬 패턴은 사각형 블록의 대각선 방향과 P는 θ의 기간 = 사각형 블록의 가장자리를 따라 P / 2를 따라 페이지 θ = P / √2의 특성 기간이 있습니다. 페이지의 선택은 따라서 다음에 의존기준. </li><li> 확인 적어도 몇 V의 θ (d)에 피크가 가장 큰 격자 - 투 - 검출기 거리에 있습니다, 또는 실험 국의 공간 제한, D 최대를 확인합니다. D n을 만족하기 위해, θ는 &lt;D 최대, 그것은 다음과 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> N = 5, D의 최대 = 1m의 경우, λ = 0.06888 나노 미터 (18 keV의)는 P는 θ &lt;3.9 μm의를 제공합니다. </li><li> D 최대 내에서, θ하기 위해 가장 큰 거리 (d)의 N에서 V의 θ (D) 피크의 높이가, θ는 제 V의 θ (D) D (1)에서 피크의의 계수 γ보다 작은 있는지 확인 정확한 가우스 감쇠 함수 피팅이 있습니다. 따라서, γ = V의 θ, N (D) /첫 번째 피크 피크 가시성 n 번째의 비율 V의 θ 1의 (d). 코 히어 런스 길이를 갖는 가우시안 강도 분포에 후속하는 X 선 소스, ξ θ, 요구 격자 π / 2 단계의 기간을 만족하는 <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> 예를 들어, γ = 10 %, ξ θ = 5 μm의 이상 매개 변수, 그것은 P는 θ&gt; 2.4 μm의를 제공합니다. </li><li> 간섭 무늬 패턴, P는 θ의 기간이 올바른 검출기 시스템을 선택하여 검출기의 공간 해상도보다 몇 배인지 확인하십시오. </li><li> , λ는 X 선 광자 파장, φ의 위상 시프트에 필요한 격자의 두께 T를 결정하여 <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> 여기서 δ위상 변화 물질의 굴절율의 감소이다. 예를 들어, 금에 대한 굴절률의 감소는 18 keV의 9.7 × 10-6이다. φ = π / 2 위상 격자의 금 두께는 따라서 1.8 ㎛의 것이다. </li><li> 실리콘 질화물을 패터닝 고분자 성형체에 금을 전기 도금에 의해 격자 상 (SI 3 N 4) 윈도우를 제작. 주 : 격자 구조의 실리콘 질화물의 제조 (SI 3 N 4) 윈도우 기판 및 제조 절차는 다음과 같다. <ol><li> 우선 X 선 투명 창을 형성하는 Si를 3 N 4 막 박리하여 기판을 준비한다. </li><li> (&lt;250 MPa의)의 Si 3 N 4는 공급 업체에서 웨이퍼의 양쪽에 부착 낮은 스트레스와 실리콘 (Si) 웨이퍼를 획득. </li><li> 전기 도금베이스 역할 CR 또는 Au를 증착하기 위해 마그네트론 스퍼터링 증착 시스템으로 웨이퍼를로드. </li><li> CR의 일의 예금 5 nm의제조사의 지침에 따라, 웨이퍼의 한쪽면에 금 30 nm의 EN. 참고 : 시스템 제조업체에서 증착 공정은 증착 속도 등의 정보가 포함됩니다. </li><li> 증착 도구에서 웨이퍼를 언로드합니다. 제조 격자에 대한 CR 및 금 기탁 웨이퍼의 측면을 사용합니다. </li><li> 격자의 전체 크기를 결정하고 패턴 막에 약간 큰 포토 리소그래피 마스크를 설계한다. 공급 업체로부터 구입하여 포토 리소그래피 마스크를 취득하거나 포토 리소그래피 마스크를 제조하는 디자인을 사용합니다. </li><li> 더 CR 및 금 코팅이없는 웨이퍼의이면에 포토 레지스트를 3 μm의 두께 층을 스핀. 설계 한 포토 리소그래피 마스크를 사용하여 20 초 동안 자외선 리소그래피 도구 레지스트 노출. 그 후에 30 초 동안 수성 알칼리 현상액에 레지스트 N이 흐르는 탈 이온수 린스 건조 노출 프로그래밍. </li><li> 반응성 이온 에칭 (RIE) 도구 w로 웨이퍼를로드i 번째 챔버에 대향 된 포토 레지스트를 패터닝. 노출시 3 N 4 다음 도구 지침을 에칭 CF 4 플라즈마를 사용합니다. </li><li> RIE 도구에 에칭 챔버 및 입력 에칭 레시피를 대피. Si를 3 N 4 층이 완전히 식각되어 상기 실리콘 층을 패턴 노광 할 때까지 레시피를 실행. </li><li> 약 8 시간 동안 80 ° C까지 가열 된 30 % KOH 용액에 침지함으로써, 웨이퍼이면에 노출시 에칭. 에칭 속도는 대략 설명한 제조법을 사용하여 75 ㎛의 / 시간이다. </li><li> 실리콘 에칭이 종료 된 후, N (2)를 흐르는 탈 이온수로 세정하고 건조. 샘플은 제조 격자에 대한 준비가되어 있습니다. </li></ol></li><li> 다음 단계를 사용하여 격자 단계의 전기 몰드를 제작. <ol><li> 광장 바둑판 격자 패턴 디자인과 100-250 nm의에 의해 노출 된 사각형 패턴의 크기를 줄여 바이어스 패턴을 보상. 한 위대한 주위&gt; 50 μm의 넓은 프레임을 포함이후 과정에서 두께 확인을 위해 보내고 패턴입니다. </li><li> 에 시료를 적재 스핀 코터와 증착 된 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)를 양성 시료의 격자면에 용액을 레지스트. 원하는 최종 두께 격자 두께에 따라 레지스트 막 2 3.5 ㎛ 인을 형성하기 위해 레지스트를 스핀 코터를 실행. 주 : 회전 속도 대 막 두께에 대한 정보와 함께 회전 곡선은 PMMA 용액 벤더에 의해 제공된다으로 또는 실험적으로 결정될 수있다. </li><li> 100 keV의 전자빔 리소그라피 시스템에 웨이퍼를 적재. </li><li> 10 nA의보다 큰 노출 전류에 노출 도구를 보정합니다. </li><li> PMMA를 노출 부분은 현상 공정에서 제거되는 격자 패턴을 만들기 위해 100 keV의 전자빔 리소그라피 도구를 사용하여 레지스트를 노출. 레지스트 두께에 따라 1,100-1,250 μC / ㎠의 노광량의 범위를 사용한다. </li><li> 도구에서 샘플을 언로드합니다. </li><li> 개발 레지스트 노출3 (부피비) 이소 프로필 알코올 (IPA) : 완만 한 소용돌이로 30-40 초 동안 탈 이온수 용액 7에 침지하여. IPA와 린스, 그리고 N이 흐르는 한 후 건조. PMMA를 완전히 광학 현미경으로 노출 된 부분을 보면 개발 확인. </li><li> 챔버에 직면 PMMA 패턴으로 RIE 도구로 샘플을로드합니다. </li><li> RIE 도구에 에칭 챔버 및 입력 디스 컴 에칭 레시피를 대피. 디스 컴 공정은 노출 된 격자 영역에서 잔류 PMMA를 제거하는 짧은 (&lt;30 초) O 2 플라즈마 기반의 에칭이다. </li></ol></li><li> 다음 단계를 사용하여 제작 된 금형에 전기 도금에 의해 금 격자를 마칩니다. <ol><li> 프레임 두께 확인을 포함 걸쳐 프로파일로의 프로브를 검색하여 확인 전기 금형 두께를 확인합니다. </li><li> 40 ° C로 가열 금 - 파이트 전기 도금 용액에 샘플을 잠수함. 전기 도금 설정이 전자 업계 가득 비커로 구성되어있다ctroplating 용액, DC의 정전류 전원 공급 장치와, 백금 메쉬 애노드. </li><li> 노광 패턴에 노출 된 금을 산출하여 샘플의 도금 영역을 결정 후, 증착 속도를 설정하는 데 사용되는 기본 변수로하여 원하는 전류 밀도, 현재 계산한다. </li><li> 인가 전류 밀도에 의해 결정되는 도금 속도를 이용하여 원하는 격자의 두께에 도달하는 도금 시간을 계산한다. </li><li> 약 절반의 총 도금 시간 캐소드 및 판으로서 작용하는 시료에 상기 결정된 전류를인가하는 직류 전원을 투입 (ON)한다. </li><li> 단계 2.8.1에서 사용 된 동일한 방법을 이용하여, 도금 두께를 측정한다. </li><li> 계정으로 단계 2.8.6에서 측정 된 도금 높이를 고려하여 원하는 격자 두께로 PMMA 금형 및 전기 도금에 금을 전기 도금하기 위해 DC 전원 공급 장치의 전원을 켭니다. </li></ol></li><li> 샘플을 침지하여 가열 된 용매를 사용하여 고분자 몰드를 제거합니다. 그런 다음하기 Optica과 검사L 현미경 및 주사 전자 현미경 (SEM)은 격자주기, 듀티 사이클, 및 격자 두께를 확인한다. 참고 : 실험이 시작되기 전에이 2-D 바둑판 위상 격자 (실험 하나와 여분의 하나) 준비, 몇 가지 일을하게한다. </li></ol> 싱크로트론 시설에서 3. 실험 설정 및 정렬 <ol><li> 위상 격자 일치 원하는 값으로 X 선 빔의 에너지와 파장을 설정하는 빔라인 과학자 요청. APS의 1-BM 빔라인에서 일상적으로 사용되는 X 선 에너지는 6, 28 keV의 사이에 있습니다. 이 경우, 18 keV의 조정에 광자 에너지. </li><li> 검출기 시스템에 대해 원하는 대물 렌즈를 선택한다. 여기에, 6.45 × 6.45 μm의 2 픽셀 크기의 1,392 × 1,040 이미지 픽셀을 가진 Coolsnap HQ2의 CCD 검출기를 사용합니다. 작은 간섭 패턴을 해결하기 위해, EC 계획 Neofluar 10 × 목표를 사용합니다. 배율 검출기를 포함하는 시스템의 유효 화소 크기현미경 대물 렌즈의 효과는 따라서 0.64 μm의 것이다. 추정 된 공간 해상도로 인해 검출기 시스템의 점 분포 함수에 주로있는 정도, 2㎛이다. </li><li> 렌즈에서 &#39;작업 거리&#39;에서 신틸 레이터 (두께 루테튬 - 이트륨 oxyorthosilicate, 150 μm의) 배치, 검출기 시스템의 초점을 거친을 설정하려면 (~ 사용 된 시스템을위한 5.2 mm). 먼저, 피코 모터를 사용하여 조정 신틸 레이터의 위치와 같은 &#39;연속 모드&#39;에서 획득 한 이미지를 모니터링하여 주변 광에 따라 포커스를 설정합니다. </li><li> 수평 및 수직 스테이지 빔 중심 검출기의 중심을 정렬하여 상기 X 선 빔으로 2-D 검출기를 이동. </li><li> X 선 빔으로 &#39;위상 샘플&#39;, 스티로폼의 예를 들어 조각을 놓습니다. 위상 샘플로부터의 산란 패턴을 관찰하고 최상의 이미지 선명도까지 신틸 위치를 조정하여 상기 검출기 시스템의 초점 잘 수행한다. </li> &lt;/ OL&gt; 4. 수행 일관성 측정 <ol><li> 빔의 간섭을 측정 할 수있는 X 선 빔으로 2D 격자 바둑판을 놓는다. 이 경우에는, 굽힘 자석 소스로부터 34m이다. </li><li> X 선 빔의 전파 방향에 수직으로 격자 2-D 바둑판상의 평면을 조정한다. </li><li> 모터 구동 스테이지를 이용하여 검출기 연속 모드에서 획득 된 이미지를보고하여 X 선 빔의 중심 격자. </li><li> 바둑판 패턴의 대각 방향 원하는 가로 빔 방향이되도록 X 선 빔 전파 방향 (Y) 주위의 격자를 돌린다. 이 경우, 빔의 수평 및 수직 방향으로 바둑판의 대각선 방향 (바람직 측정 방향)으로 정렬. 미세 조정은 다른 두 축 (x 및 z) 주위의 격자 회전은 X 선에 수직 성을 보장모두 수평 및 수직 방향에서 간섭 구간을 최대화함으로써 이루어진다 빔. </li><li> 상기 빔 전파 방향을 따라 격자 상에 물리적으로 가능한 한 근접 검출기 시스템을 이동. 본 연구에서는 43 mm의 거리를 사용한다. </li><li> 간섭 패턴에서 가장 작은 기간을 계산합니다. 주기 p와 격자 π / 2 바둑판는 = 4.8 μm의 각각 = 대각선과 체크 무늬 패턴의 비 대각선 방향을 따라 3.4 μm의 P는 θ = 2.4 μm의 (최소 기간) P는 θ와 간섭 패턴을 생성합니다. (1) 평활 한 곡선을 얻기 위해 그 사이의 식 V의 θ (d) 피크 위치 필요한 데이터 포인트의 수를 추정한다. </li><li> 각 간섭이 경우, 4 초 동안 적절한 노출 시간을 선택한다. </li><li> 같은 노출 시간 (예를 들어, 4 초)에서와 기록 된 간섭다른 격자 간 거리 검출기. 빔 세기 레벨에 기초하여 노출 시간을 선택한다. 최소 격자 간 검출기 거리 (43mm)로부터 출발하여, 작은 간격으로 X 선의 하류에 검출기 (단계 4.6에 따라 결정 10mm)를 이동 가능한 최대 grating-까지 각 검출기 위치에서 간섭 무늬를 기록 에 검출기 거리 (750mm). </li><li> 같은 노출 시간 (4 초) 어두운 프레임 이미지를 수집하지만 X 선 빔을 끄고 모든 다른 실험 조건을 동일하게 유지. </li></ol> 5. 데이터 분석 참고 : 데이터 분석에 사용할 수있는 표준 소프트웨어는 현재 없습니다. <ol><li> 상기 선택된 화상 처리 프로그램을 이용하여, 어두운 이미지 프레임 (S) 및 데이터 화상 판독. 제 (평균) 다크 프레임 이미지를 감산하여 데이터 이미지를 수정합니다. </li><li> 푸리에 (수평에서 볼 수 고조파 피크를 생성하는 이미지 보정 어두운 프레임을 변환(52) = 0 °)은 수직 (θ = 90 °) θ는 45 °, θ = 135 ° 방향 =뿐만 아니라. </li><li> 0 번째 순서로 피크를 중심으로 0 번째 고조파 이미지를 자릅니다. 각각 0 번째의 수평 및 수직 방향을 따라 1 차 오더 피크 사이의 거리와 동일한 이미지의 너비와 길이. 마찬가지로, 관심있는 횡 방향으로 동일한 길이와 폭의 1 차 고조파 영상을 얻었다. </li><li> 푸리에 자른 고조파 이미지 (IFT)를 변환 역. 1 차에서 IFT 화상의 진폭의 평균 비율은 방향의 시야를 제공하는 0 번째 고조파 IFT 화상으로부터 화상의 어떤 횡 방향 고조파 영상을 주문한다. 몇 고주파 성분이 측정 된 간섭 무늬에 존재하는 경우,이 프로세스는 유효합니다. 그렇지 않으면, 하나는 corre를 사용푸리에의 sponding 고조파 피크 강도 대신 단계 5.4에서 이미지를 변환. 빔 발산으로 인해, 고조파 피크 위치는 다른 격자 - 투 - 검출기 거리에서 점진적으로 변경됩니다. 따라서, P &#39;로 수정 각 거리 θ 또는 피크 발견 프로세스가 필요하다. </li><li> 다른 격자 - 투 - 검출기 거리에서 모든 측정 된 이미지에 대한 단계를 반복 5.1-5.4 및 각 이미지의 가시성 값을 저장합니다. </li><li> 격자 간 검출기 거리의 함수로서 가시 V의 θ (d)를 그린다. V의 θ (d)에 피크에서 데이터 포인트를 확인합니다. 전체 곡선은 단지 더 식 (1)에 의해 주어진 피크 위치를 식별하기 위해 측정합니다. 수동으로 각 피크의 양측에 피크 데이터 포인트뿐 아니라 인접한 데이터 요소를 선택한다. </li><li> 선택된 데이터 포인트를 가우시안 피팅 함수를 그립니다. 제의, θ σ, 표준 편차를 추출전자 가우시안 피팅 함수. </li><li> 가로 간섭 길이를 구 ξ θ 사용 <img alt="식 (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>
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</ol>

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그림 5는 네 방향을 따라 추정 가로 간섭 길이를 보여줍니다. 분명히, 90 ° 방향은 0 ° 방향에 비해 θ 높은 ξ 있습니다. 빔라인 광학 격자의 상대 위치의 빔 간섭에 무시할만한 효과를 갖기 때문에, 상기 측정 된 간섭 영역은 소스 영역의 크기에 반비례한다. 제시된 X 선 빔의 간섭 측정 기술은 수직 방향 (참조,도 5)을 따라 장축을 갖는 타원으로서 도시 될 수있는이 정확하게 매핑한다. 이 코 히어 런스 길이를 구하는 데 필요한 자기 촬상 거리 주위 자기 촬상 거리 또는 몇몇 이미지에서 잘 특징 격자 만 간섭 무늬와 점에 유의하는 것이 중요하다. 이 기술의 한계 중 하나는 특정 에너지의 횡 간섭 측정 에너지 최적화 된 격자를 필요로한다는 것이다. 테chnique가 격자와 검출기 사이의 거리의 정확한 측정에 의존하고, 특히, 실험 8 keV로, 예를 들어, 더...

이러한 ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov)의 APS와 같은 제 3 세대 하드 X 선 싱크로트론 방사선 소스는, X 선 과학의 발전에 엄청난 영향이 있었다 . 싱크로트론 방사원은 전자와 같은 대전 입자는, 원형 궤도에 빛의 속도 가까이 이동하게되는 X 선 파장에서 적외선, 전자기파의 스펙트럼을 생성한다. 이 소스는 높은 밝기, 펄스 및 피코 초 타이밍 구조, 대형 공간 및 시간 일관성과 같은 매우 독특한 특성을 갖는다. X 선 빔의 공간 코히 런스는 삼사 싱크로트론 소스의 중요한 파라미터와이 속성의 사용이 급격히 지난 20 일 동안 증가하게 실험의 수이다. 같은 APS 저장 링에 대한 계획 멀티 밴드 achromat (MBA) 격자 이러한 소스의 미래 업그레이드, 극적으로 빔 일관된 플럭스 (HTTP를 증가: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). 상기 X 선 빔은 높은 시간적 일관성을 달성하기 위해 결정 단색화 장치를 사용하여 조정될 수있다. 싱크로트론 소스의 가로 간섭 때문에 실험 역 소스로부터 저 전자 빔 이미 턴스와 긴 전파 거리의 실험 기반 X 선 소스보다 훨씬 높다. 일반적으로 영의 핀홀 더블 더블 슬릿 실험 간섭 줄무늬 (2)의 시인성의 검사를 통해 상기 빔의 공간적 간섭을 측정하기 위해 사용된다. 전체 복합 결맞음 기능 (CCF)을 얻었다 체계적인 측정은 특히 번거롭고 실용적 하드 X 선을 위해, 각종의 분리와 다른 위치에 배치 된 두 개의 슬릿이 필요하다. 균일 중복 배열 (URA)는 또한 마스크 (3)을 위상 시프트으로 이용하여 광 간섭 측정을 위해 사용될 수있다. 이 기술은 전체 CCF를 제공 할 수 있지만그것은 모델 무료로하지 않습니다. 최근 탈봇 효과에 기초하여 간섭 기술은 객체의주기 자체 결상 속성을 사용하여 개발 하였다. 이 간섭계는 빔 폭 일관성 4-9 얻는 격자의 약간 하류 자기 촬상 거리에서 측정 된 간섭 무늬의 시인성을 사용한다. 이 격자 시스템을 사용하여 가로 일관성의 측정은 7보고됩니다. 동시에, 수직 및 수평 방향을 따라 가로 빔 간섭을 맵핑 제 JP Guigay 등에 의해보고되었다. 5. 바둑판 상 8 그레이팅 하나, 다른 : 최근에, 광학 그룹 X 선 과학부 (XSD)의 과학자들은 APS의 빔을 둘 이상의 방향으로 동시에 두 가지 방법에 따라 간섭을 트랜스 측정 개의 새로운 기술을보고 순환 단계 9 그레이팅. 이 용지를 지표 성과에장담 데이터 분석 과정은, 0 ° 따라 동시에 수평 방향에 대하여 45 °, 90 °, 135 ° 방향, 빔 폭 일관성을 얻기 위해 기술된다. 측정은 격자 바둑판 π / 2 위상 APS의 1-BM 빔라인에서 수행 하였다. 프로토콜 섹션에 나와있는이 기술의 세부 사항은 다음과 같습니다 : 실험 1) 계획; 2) 2D 격자 바둑판 단계의 제조; 3) 싱크로트론 시설에서 실험 설정 및 정렬; 4) 간섭 측정을 수행하는 단계; 5) 데이터 분석. 또한, 대표적인 결과는 방법을 설명하기 위해 도시된다. 이러한 절차는 격자 설계에 대한 최소의 변경으로 많은 싱크로트론 빔라인에서 수행 될 수있다.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B 굽힘 자석 X 선 소스</td><td>고급 광자 소스 / 아르곤 국립 연구소</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 신틸레이터</td><td>프로테우스 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 CCD 검출기</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 UHV 스퍼터링 증착 시스템</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 포토레지스트</td><td>다우&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 351 개발자</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA/BA6 리소그래피 시스템</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>스핀 코터 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 전자빔 리소그래피 시스템</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 시스템</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 표면 프로파일러</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 제거제</td><td>다우&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

2-d 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 x 선 빔 일관성의 측정

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

기술하는 절차 격자 간섭계가보고 한 위상을 사용하여 방사광 X 선 소스의 횡 간섭을 측정한다. 측정은 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)의 고급 광자 소스 (APS) (ANL)의 1-BM 굽힘 자석 빔라인에서 시연되었다. 2-D 바둑판 π / 2 위상 - 시프트 격자를 사용함으로써, 간섭 가로 길이는 수직 및 수평 방향을 따라서뿐만 아니라, 수평 방향으로 45 °, 135 ° 방향에 따라 얻었다. 이 문서에서 규정 된 기술 내용에 따라, 간섭 무늬가 빔 전파 방향을 따라 격자상의 하류 상이한 위치에서 측정 하였다. 각 간섭의 가시성 값은 그 푸리에 변환 된 이미지의 고조파 피크를 분석에서 추출 하였다. 결과적으로, 각각의 방향을 따른가 간섭 성 길이의 함수로서 가시 진화로부터 추출 될 수있는 격자 간 detec토르 거리. 간섭의 동시 측정은 네 방향 가우스 형 X 선 소스의 간섭 영역의 타원 형상을 식별 길이 도왔다. 여러 방향 간섭 특성화보고 기술은 적절한 샘플 크기 및 방향을 선택뿐만 아니라, 간섭 성 산란 실험 부분 간섭 효과를 보정하는 것이 중요하다. 이 기술은 X 선 광학 간섭 보존 능력을 평가하기 위해 적용될 수있다.

자세한 실험 및 시뮬레이션 결과는 다른 곳에서 8 볼 수 있지만,이 섹션은 위의 측정 및 데이터 분석 절차를 설명하는 결과를 선택 보여줍니다. 1은 APS 1-BM-B의 빔라인에서 실험 설정을 나타내는 그림. 빔 크기는 휨 자석 소스로부터 이중 단색화 크리스탈 (DCM), 25 (M)의 상류에 배치 된 1 × 1mm이 슬릿에 의해 정의된다. DCM 18 keV의 출력의 광자 에너지로 튜닝된다. 상기 X 선 빔은 상기 빔 경로에 따라 다른 위치에 배치 된 여러 베릴륨 창 (1mm 두께의 합계)를 통과한다. 도 2 (a)는 2-D 바둑판 단계의 주사 전자 현미경 이미지의 중앙부 ANL의 나노 소재 센터 (CNM)에서 제조 된 격자이다. 격자주기는 = 4.8 μm의 P이다. 백탁...

측정 프로토콜 및 데이터 분석 과정은 동시에 격자 한 2-D 바둑판 위상을 사용하여 네 개의 방향을 따라 방사광 X 선원의 횡 일관성을 얻기 위해 주어진다. 이 간단한 기술은 X 선 소스와 X 선 광학 완전한 횡 간섭 특성화에 대해 적용될 수있다.

2-D 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 X 선 빔 일관성의 측정

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

이 절차의 전반적인 목표는 등급 간섭계(grading interferometry)를 사용하여 방사광 가속기 빔라인에서 X-선 빔의 가로 일관성(transverse coherence)을 측정하는 것입니다. 이 기술의 주요 장점은 2D 그래디언트를 사용하여 여러 방향의 X-선 빔 일관성 특성을 동시에 측정할 수 있다는 점입니다. 본 방법은 Advanced Photon Source의 1-BM 빔라인에서 입증되었으나, 모든 방사광 가속기 빔라인에 적용 가능합니다.2D 회절 격자의 제작은 다양한 빔라인의 결맞음 조건을 측정하는 데 매우 중요합니다. 위상 격자를 만들기 위해서는 먼저 전기도금 몰드를 제작해야 합니다. 본 시연의 시작 단계는 준비된 실리콘 웨이퍼 조각을 사용하는 것입니다.이것은 15 millimetre by 15 millimetre 크기 샘플의 작업면에 형성된 금 층입니다. 샘플의 반대편에는 5 millimetre by 5 millimetre 크기의 질화규소 창이 있습니다. 샘플에 대한 더 자세한 내용은 이 모식 단면도에 나와 있습니다.에칭 처리된 실리콘 층이 샘플의 중심에 위치합니다. 샘플의 작동면에는 실리콘을 덮고 있는 저응력 질화실리콘 층이 있습니다. 질화실리콘 위에는 5 nm 두께의 크롬 층과 그 위에 30 nm 두께의 금 층이 형성되어 있습니다.하단에는 질화규소가 식각되어 작업 표면으로 이어지는 창이 형성되어 있습니다. 먼저 샘플을 레지스트 스핀 코터로 가져가 장착하십시오. 샘플의 금-크롬 층 쪽에 PMMA 레지스트 용액을 도포하십시오.원하는 두께의 레지스트 막을 형성하기 위해 스핀 코터를 작동시킵니다. 완료되면 스핀 코터에서 시료를 꺼냅니다. 막에 남아 있는 잔류 용매를 제거하기 위해 180 °C로 유지되는 핫플레이트 위에 1분 동안 둡니다.베이킹이 완료되면 샘플을 100 keV 전자빔 리소그래피 시스템으로 옮겨 장치에 로드합니다. 리소그래피 시스템을 사용하여 PMMA에 그레이딩 패턴을 노광합니다. 본 프로토콜의 패턴에서 붉은색 영역이 노광되며, 이 영역은 현상액에 용해됩니다.완료되면 샘플을 회수하고 현상을 준비합니다. 샘플을 흄 후드로 옮깁니다. 그곳에 현상액으로 사용할 이소프로필 알코올 용액과 탈이온수, 그리고 세척용 이소프로필 알코올이 담긴 비커를 준비해 둡니다.시료를 현상액에 넣고 가라앉을 때까지 기다린 후, 용기를 30~40초 동안 부드럽게 흔들어 용액을 순환시킵니다. 현상 과정이 진행됨에 따라 작업 표면의 그레이딩 패턴이 나타납니다. 현상 단계가 끝나면 시료를 꺼내어 이소프로필 알코올이 담긴 비커에 담급니다.비커를 가볍게 흔들어주면서 30초 동안 그대로 둡니다. 샘플을 꺼내어 흐르는 질소 가스로 건조시킵니다. 샘플의 현상과 세척이 완전히 완료되면, 금 그레이팅 전기도금 단계를 진행합니다.이를 위해서는 금 아황산염 기반의 전기 도금 용액이 채워진 비커, 40 °C로 가열된 상태, 용액 내의 백금 메쉬 양극, 그리고 직류 전원 공급 장치로 구성된 전기 도금 장치가 필요합니다. 샘플을 금 아황산염 용액에 담가 음극으로 사용합니다. 그런 다음 직류 전원 공급 장치를 켜고 적절한 전류를 설정하여 원하는 도금 속도로 금을 전기 도금합니다.원하는 두께에 도달하면 전기 도금을 중단하고, 시료를 탈이온수로 헹굽니다. 헹굼 단계에서 시료를 꺼내고 흐르는 질소 가스로 건조합니다. 다음으로, 폴리머 몰드를 제거하기 위해 핫플레이트 위에 가열된 용매를 준비합니다.시료를 용매에 담그고 15분에서 30분 동안 그대로 둡니다. 시료를 꺼내어 이소프로필 알코올로 헹군 뒤 건조시킵니다. 이것이 2차원 체커보드 위상 격자를 추가하는 단계가 완료된 후의 시료입니다.원하는 격자 주기, 듀티 사이클 및 격자 두께가 달성되었는지 확인하기 위해 검사의 일환으로 샘플의 주사 전자 현미경 이미지를 촬영합니다. 이 이미지에서는 추가적인 관점을 제공하기 위해 동일한 격자를 뒤로 35도 기울였습니다. 시설의 실험 허치에서 코히어런스 측정을 위한 준비를 계속합니다.이 시연에서는 빔이 위상 회절 격자를 통과하여 CCD 검출기에 도달하게 됩니다. 검출기용 대물렌즈는 패널 뒤에 위치합니다. 이 설정에는 10배 대물렌즈가 사용되며, 이를 통해 가장 작은 간섭 무늬를 분해할 수 있습니다.다음으로, 대략적인 초점을 맞추기 위해 검출기 신틸레이터를 배치합니다. 검출기 신틸레이터를 렌즈로부터 약 5.2 millimetres의 작동 거리로 위치시킵니다. 제어실로 이동하기 전에 모든 패널을 닫습니다.제어실에서 대물렌즈의 위치를 원격으로 조정하여 초점을 맞추기 시작합니다. 허치 내의 주변광을 이용하여 제어실 모니터를 통해 초점을 관찰하십시오. 초점 설정이 완료되면 실험 허치로 돌아갑니다.레이저 빔으로 표시된 X선 빔 경로 내로 2차원 검출기를 이동시킵니다. 수직 및 수평 이동 스테이지를 사용하여 빔의 중심을 맞춥니다. 정밀 초점을 맞추기 위해 X선 빔 경로에 위상 샘플을 배치합니다.회절 격자 스테이지 위에 스티로폼 조각을 배치하는 것으로 충분합니다. 제어실에서 X-선 산란 패턴을 관찰하며, 이미지 선명도가 최고가 될 때까지 대물렌즈의 위치를 조정하십시오. 이제 간섭성 측정을 위해 회절 격자를 장착할 차례입니다.이것은 격자 스테이지 스택에 장착된 2D 체커보드 위상 격자입니다. 빔 결맞음(beam coherence)을 측정하려는 위치로 2D 체커보드 위상 격자를 이동시키십시오. 제어실에서 위상 격자의 평면이 X-선 빔과 수직이 되도록 조정하십시오.그 다음, 이미지를 모니터링하면서 전동 이동 스테이지를 사용하여 X-선 빔 라인 내에서 회절 격자의 중심을 맞춥니다. 이어서, X-선 빔의 방향을 중심으로 회절 격자를 회전시킵니다. 이는 체커보드 패턴의 대각선이 관심 있는 빔의 횡방향과 일치하도록 하는 것이 목적입니다.이 경우, 수직 및 수평 방향으로 조정합니다. 수평 및 수직 방향에서 간섭무늬 주기를 최대화하기 위해 X선 빔에 수직인 축을 중심으로 회전시키며 미세 조정을 계속합니다. 제어실에서 이동 스테이지를 작동시켜 검출기를 이동시킵니다.빔의 방향을 따라 검출기를 위상 격자에 최대한 가깝게 배치하여 이동시켜야 합니다. 배치가 완료되면 적절한 노출 시간(여기서는 4초)으로 인터페로그램을 기록하십시오. 그 다음, 이동 스테이지를 다시 작동시켜 검출기를 이동시킵니다.이동 스테이지 컨트롤을 사용하여, 충분한 데이터를 생성할 수 있도록 설정된 증분만큼 빔 경로를 따라 이동시킵니다. 최대 격자-검출기 거리에 도달할 때까지 검출기를 이동시키며 간섭무늬(interferograms)를 계속 기록합니다. 본 시스템의 경우, 마지막 간섭무늬를 측정할 때의 최종 격자-검출기 거리는 약 750 millimetres입니다.데이터 수집을 완료하려면 X선 빔을 끕니다. 그런 다음, 인터페로그램(interferogram)과 동일한 노출 시간을 사용하여 다크 프레임(dark frame) 이미지를 획득합니다. 이러한 인터페로그램은 텍스트 프로토콜에 기술된 2D 체커보드 위상 격자를 사용하여 측정되었습니다.이 인터페로그램은 전파 경로를 따라 첫 번째 탈봇 거리(grating-detector 간 거리 83 millimetres)에서의 가시성 측정값에 해당합니다. 이 패턴은 579 millimetres인 네 번째 탈봇 거리에 대한 것입니다. 인터페로그램 데이터에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하면 조화 피크(harmonic peaks)가 생성되며, 이는 인터페로그램의 주기적 성질에 대한 정보를 제공합니다.0차 피크는 이미지 중앙의 빨간색 사각형 중심에 위치합니다. 0도에서의 1차 피크는 초록색 사각형 중심에 위치합니다. 0도, 45도, 90도 및 135도에 네 개의 독립적인 1차 피크가 있으며, 이를 통해 각 방향에 따른 가시성을 얻을 수 있습니다.그레이팅과 검출기 사이의 거리에 따른 0도에서의 가시도 변화는 다음과 같습니다. 실험 데이터는 파란색 원으로 표시되었습니다. 빨간색 원은 가우시안 엔벨로프 피팅을 위해 탈봇 거리 주변에서 선택된 데이터입니다.분석 결과, 3.6 µm의 코히어런스 링크(coherence link)가 나타납니다. 네 가지 모든 방향에 대한 가시성 데이터의 유사한 분석을 통해 이 코히어런스 맵(coherence map) 추정치를 얻을 수 있습니다. 코히어런스 링크를 얻기 위해서는 자기 영상 거리(self imaging distances)에서의 인터페로그램(interferograms)만으로 충분합니다.이 기술을 숙달하면 적절하게 수행했을 때 몇 시간 내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도할 때는 각 측정에 최적화된 주기를 가진 회절 격자를 선택하는 것이 중요합니다. 이 기술의 개발 이후, X선 광학 분야의 연구자들은 차세대 광원을 위한 결맞음 보존 광학계를 개발할 수 있는 길을 열게 되었습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

스펙트럼 분해 및 시간 분해 구성을 포함하여 펨토초 4파 혼합 기술에 대해 설명합니다.  우리는 비선형성과 높은 시간 분해능으로 제공되는 III-V 희석 자기 반도체의 중요한 물리적 특성을 조사하기 위한 이 기술의 유용성을 설명합니다.

펨토초 4파 혼합을 사용한 GaMnAs의 일관성 감쇠 측정

성체 마우스의 림프절에서 120 ㎛의 깊이까지의 향상된 콘트라스트와 높은 해상도의 intravital 촬상 공간적 다중 초점 이광자 현미경의 여기 패턴을 변조함으로써 달성된다. 100 μm의 깊이에서 우리는 따라서 산란 및 회절 한계를 우회, 487 ㎚의 해상도 (측면) 및 551 nm의 (축 방향)을 측정 하였다.

어린 싹 센터의 높은 해결의 intravital 스트라이프 - 조명 현미경

비 교반 침전 중합 자극 성 폴리 (N- 이소 프로필 아크릴 아미드의) 좁은 크기 분포의 마이크로 겔의 합성에 대한 빠르고 재현성있는 조형 방법을 제공한다. 이 프로토콜 합성에서, 광 산란 특성과 넓은 필드 현미경 설정에서 이러한 마이크로 겔의 단일 입자의 형광 추적 증명된다.

제어 합성 및 매우 균일 한 폴리 형광 추적 (<em&gt; N</em&gt; 이소 프로필 아크릴 아미드) 미크로 겔

우리는 빠른 continuous-wave-자극-브 릴 루 앵-산란 (CW-SBS) 분석기의 건설을 설명합니다. 분석기는 단일 주파수 다이오드 레이저를 사용 하 여 및 높은 스펙트럼-해상도 탁/비-혼 탁 한 샘플의 전송 스펙트럼을 얻으려고 원자 증기 노치 필터 속도 최대 약 기존 CW-SBS 분석기의 그들 보다는 빨리. 이 개선 고속 브 릴 루 앵 소재 분석을 수 있습니다.<br...

소재 분석에 대 한 고속 연속파 자극된 브 릴 루 앵 산란 분 광 계

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펨 회절 실험 Buckminsterfullerene의 나노에 수행 하는 동안 장거리 전자 상관 관계의 측정

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진폭 및 위상 레이저 광선의 위상 전용 공간 가벼운 변조기를 사용 하 여 형성

싱크로트론 빔라인에서 X선 빔 유도 전류 측정에 대한 설정이 설명되어 있습니다. 그것은 태양 전지의 나노 스케일 성능을 발표하고 멀티 모달 X 선 현미경 검사법에 대한 기술의 제품군을 확장합니다. 배선에서 신호-잡음 최적화에 이르기까지 하드 X선 마이크로프로브에서 최첨단 XBIC 측정을 수행하는 방법을 보여 주실 수 있습니다.

태양 전지의 다중 모달 엑스레이 현미경 검사법에 대한 X 선 빔 유도 전류 측정

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이 백서는 롤투롤 슬롯다이 코팅, 비 풀러렌 유기 태양광에 잉크건조의 SITU GISAXS 실험에서 사내 (실험실 X 선 악기와) 수행하고 분석하는 데모 및 지침입니다.

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