Name: Meting van röntgenbundel coherentie langs meerdere richtingen gebruiken 2-D schaakbord faseraster (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Leer de transversale coherentie van röntgenbundels meten op synchrotron beamlijnen met behulp van rasterinterferometrie en 2D-faserasters. Deze methode biedt een robuuste karakterisering van röntgenbronnen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Gebruik van de Advanced Photon Source en het Center for Nanoscale Materials, Office of Science User Facilities geëxploiteerd voor het U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science door Argonne National Laboratory, werd ondersteund door het U.S. DOE onder Contractnr. DE-AC02-06CH11357. We danken Dr. Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, VS, voor vele nuttige suggesties tijdens de gegevensverwerking.

1. Planning van het experiment <ol><li> Identificeer de synchrotron bundellijn. Neem contact op met bundellijn wetenschapper om de geschiktheid van het experiment op dat bundellijn vinden. LET OP: De experimenten die in dit manuscript werden uitgevoerd op de 1-BM-B bundellijn, die is gewijd aan de optica en detectoren testen, onder XSD van APS. </li><li> Verzend een gebruiker voorstel en balk tijde verzoeken. </li><li> Uitwerken van de details van het experiment met de bundellijn wetenschapper en geef de benodigde instrumenten, waaronder gemotoriseerde podia voor het rooster en de detector uitlijning, 2-dimensionale detector (CCD of CMOS), lange vertaling podium voor de minst en verste afstand nodig is tussen de detector en het faseraster. </li><li> Bereid je voor op de balk tijd door het volgen van de instructies in de desbetreffende website. Voltooi de veiligheid trainingen en de nodige experimentele veiligheidsbeoordeling vorm. </li></ol> 2. Bereiding van de 2-D schaakbord Phase raspen <ol><li> Bepaal de periode van het raster, p, die gerelateerd is aan de periode van het interferogram patroon, p θ, langs verschillende dwarsrichting hoek θ. De zichtbaarheid waarden V θ (d) van de interferogram langs verschillende hoek θ oscilleren als functie van de raster-voor-detector afstand d. Voor een 2-D dambord π / 2 faseraster, V θ (d) pieken bij afstanden <img alt="vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> met n = 1, 2, 3 ... en λ de golflengte foton. De interferogram patroon heeft een karakteristieke periode p θ = p / √2 langs de diagonaal van de vierkante blokken en gedurende θ p = p / 2 langs de rand van de vierkante blokken. De keuze van p berust dus op de volgendecriteria. </li><li> Zorg ervoor dat ten minste enkele V θ (d) pieken in het grootste rooster-to-detector afstand of de ruimte grens van het proefstation, d max. Om d n voldoen, θ &lt;d max, volgt <img alt="vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> Voor n = 5, dmax = 1 m, λ = 0,06888 nm (18 keV), geeft p θ &lt;3,9 urn. </li><li> Binnen d max, zorg ervoor dat de hoogte van de V θ (d) piek bij de grootste afstand d n, θ ligt op minder dan een factor γ van die van de eerste V θ (d) piek bij d 1, θ om een nauwkeurige Gauss verval functie fitting. Dus γ = V θ, n (d) /V θ, 1 (d) dat de verhouding van de n piek zicht op de eerste piek. Voor een röntgenbron volgende Gaussische intensiteitsverdeling de coherentielengte, ξ θ, de periode van π / 2 faseraster behoeften voldoen <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> bijvoorbeeld met γ = 10%, ξ θ = 5 urn en parameters bovenstaande geeft θ p&gt; 2,4 urn. </li><li> Waarborgen dat de periode van het interferogram patroon, p θ, is enkele malen groter dan de ruimtelijke resolutie van de detector door het kiezen van de juiste detectiesystemen. </li><li> Bepaal de dikte T van het raster nodig is voor een faseverschuiving van, φ, de golflengte röntgenfoton, λ, middels <img alt="vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> waarbij δde brekingsindex verlagen van de faseverschuiving materiaal. Bijvoorbeeld, de brekingsindex verlagen van Au is 9,7 x 10 -6 18 keV. De Au dikte voor φ = π / 2 fase rooster is dus 1,8 micrometer. </li><li> Fabriceren de fase rooster door het galvaniseren van Au in een patroon polymeer schimmel op een siliciumnitride (Si 3 N 4) venster. OPMERKING: De werkwijze voor de bereiding van siliciumnitride (Si 3N 4) venster substraat en vervaardiging van de roosterstructuur worden hieronder weergegeven. <ol><li> De ondergrond door eerst de Si 3N 4 membraan loslaten van de X-ray transparant venster vormen. </li><li> Acquire silicium (Si) wafers met lage spanning (&lt;250 MPa) Si 3N 4 aangebracht op beide zijden van de wafel van een leverancier. </li><li> Laad de wafer in een magnetron sputtering Afzettingssysteem Cr en Au storten om als basis galvaniseren. </li><li> Borg 5 nm van Cr then 30 nm Au aan één zijde van de wafer, volgens de aanwijzingen van de fabrikant. NB: Het opdampen van de fabrikant systeem zal informatie zoals afzettingssnelheid bevatten. </li><li> Uitladen wafer van depositie tool. Gebruik de zijkant van de gestorte Cr en Au voor raspen fabricage wafer. </li><li> Bepaal de totale omvang van het rooster en dan het ontwerpen van een fotolithografie masker om patroon membranen iets groter. Gebruik het ontwerp aan een fotolithografie masker te verwerven door de aankoop van een verkoper of fabriceren de fotolithografie masker. </li><li> Spin-3 pm dikke laag fotoresist aan de achterzijde van de wafer waar geen Cr en Au coating. Expose de resist met een UV lithografie instrument 20 seconden met de ontworpen fotolithografie masker. Ontwikkelen van de blootgestelde te weerstaan in een waterige basische ontwikkelaar oplossing gedurende 30 seconden en spoel na met gedemineraliseerd water en droog met stromende N2. </li><li> Laad de wafer in een reactief ionen etsen (RIE) gereedschap wet patroon fotoresist met uitzicht op de kamer. Gebruik CF 4 plasma blootgestelde Si 3 N 4 volgende instructies voor werktuigmachines etsen. </li><li> Evacueren de ets kamer en input ets recept in RIE tool. Voer het recept tot Si 3N 4 laag volledig wordt geëtst en de Si-laag wordt blootgesteld in het patroon. </li><li> Etsen blootgesteld Si op de wafer achterzijde door onderdompeling in 30% KOH-oplossing verwarmd tot 80 ° C gedurende 8 uur. Etssnelheid is ongeveer 75 um / uur met de aangegeven recept. </li><li> Na Si ets is afgewerkt, spoelen met gedemineraliseerd water en droog met stromende N2. Het monster is klaar voor raspen fabricage. </li></ol></li><li> Fabriceren de galvanische mal voor de fase raspen met behulp van de volgende stappen. <ol><li> Het ontwerp van het plein dambord rooster patroon en compenseren patroon vertekenende door het verminderen van de blootgestelde vierkant patroon grootte van 100-250 nm. Onder meer een&gt; 50 micrometer breed kader om de grating patroon voor bevestiging dikte later in het proces. </li><li> Plaats het monster in een resist spinbekleder en borg poly (methylmethacrylaat) (PMMA) positief fotolakoplossing op het raster van het monster. Run de resist spin coater vormen 2 tot 3,5 pm dikke resistfilm afhankelijk van de gewenste uiteindelijke dikte rooster. OPMERKING: Spin bochten met gegevens over centrifugesnelheid versus laagdikte worden geleverd door de verkoper oplossing PMMA of kunnen empirisch worden bepaald. </li><li> Laad de wafer in een 100 keV elektronenbundel lithografie systeem. </li><li> Kalibreren tool voor belichting met een grote blootstelling aan stroom groter dan 10 nA. </li><li> Expose de PMMA weerstaan ​​met behulp van een 100 keV e-beam lithografie tool om het rooster patroon, waarbij gebieden blootgesteld in de ontwikkeling stap zullen worden verwijderd creëren. Gebruik een blootstelling dosisbereik van 1,100-1,250 uC / cm2, afhankelijk van de dikte te weerstaan. </li><li> Lossen van het monster uit het gereedschap. </li><li> Ontwikkel de belichte weerstaandoor onderdompeling in een 7: 3 (volumeverhouding) isopropylalcohol (IPA): gedeïoniseerd water oplossing gedurende 30-40 sec onder zachtjes wervelen. Spoelen met IPA, en daarna droog met stromende N2. Zorg ervoor dat het PMMA werd volledig ontwikkeld door te kijken naar blootgestelde gebied met een optische microscoop. </li><li> Laad het monster in een RIE tool met PMMA patroon met uitzicht op de kamer. </li><li> Evacueren de ets kamer en input descum ets recept in RIE tool. De descum proces is een korte (&lt;30 sec) O 2 plasma-gebaseerde etsen om eventuele resten PMMA van het blootgestelde rooster gebied te verwijderen. </li></ol></li><li> Beëindig de Au rooster door galvaniseren in de vervaardigde mal met behulp van de volgende stappen. <ol><li> Zorg ervoor dat de galvanische mal dikte door het scannen van de sonde van profilometer over het frame opgenomen voor de dikte bevestiging. </li><li> Onderdompelen van het monster in de Au-sulfiet elektrolytische oplossing verwarmd tot 40 ° C. De galvanische installatie bestaat uit een beker gevuld met de electroplating oplossing, een constante stroom DC-voeding, en een Pt mesh anode. </li><li> Bepaal de beplating gebied van het monster door het berekenen van de blootgestelde Au in het blootgestelde patroon, bereken stroom voor de gewenste stroomdichtheid, die de primaire variabele gebruikt om de afzetsnelheid te stellen. </li><li> Bereken plating tijd om de gewenste rooster dikte te bereiken met behulp van de beplating tarief bepaald door de toegepaste stroomdichtheid. </li><li> Schakel de gelijkspanningsvoeding de bepaalde stroom aan te leggen op het monster, als een kathode en plaat ongeveer de helft van de totale galvaniseertijd. </li><li> Meet de plateringsdikte volgens dezelfde methode gebruikt in stap 2.8.1. </li><li> Schakel de gelijkspanningsvoeding Au galvaniseren in de PMMA vorm en galvanisch tot de gewenste dikte rooster, rekening houdend met de geïllustreerde hoogte gemeten in stap 2.8.6. </li></ol></li><li> Verwijder het polymeer mal met behulp van een verwarmde oplosmiddel door onderdompeling van het monster. inspecteren vervolgens met een optical microscoop en een scanning elektronenmicroscoop (SEM) om rasterperiode, werkcyclus en raspen dikte bevestigen. OPMERKING: twee 2-D dambord fase roosters (één voor het experiment en één als reserve) klaar, een paar dagen voor het experiment begint. </li></ol> 3. Experiment Setup en onderlinge afstemming op het Synchrotron Facility <ol><li> Vraag de bundellijn wetenschapper de róntgenbundel energie of golflengte ingesteld op de gewenste waarde die overeenkomt met het faseraster. Routinematig röntgenenergieën de APS-1 BM bundellijn tussen 6 en 28 keV. In dit geval, tunen van de foton energie tot 18 keV. </li><li> Selecteer de gewenste objectieflens voor het detectorsysteem. Hier, gebruik dan een Coolsnap HQ2 CCD detector met 1392 × 1040 pixels beeldvorming van 6,45 x 6,45 micrometer 2 pixelgrootte. Om de kleinste interferentiepatroon oplossen met behulp van een EG-plannen Neofluar 10 × doelstelling. De effectieve pixelgrootte van het detectorsysteem zoals de vergrotingeffect van microscopische bedoeling dat hierdoor 0,64 urn. De geschatte ruimtelijke resolutie ongeveer 2 urn, die vooral door de puntspreidingsfunctie van het detectorsysteem. </li><li> Om de ruwe concentreren van de detector systeem in te stellen, plaatst u de scintillator (lutetium-yttrium oxyorthosilicate, 150 micrometer dik) op de &#39;werkende afstand&#39; van de lens (~ 5.2 mm voor het gebruikte systeem). In eerste instantie ligt de focus onder omgevingslicht door het bewaken van de beelden onder &#39;continu&#39; als scintillator positie verworven wordt aangepast met behulp van een pico-motor. </li><li> Verplaats de 2-D detector in de röntgenbundel, met verticale en horizontale lijnen fasen het centrum van de detector aan de balk centrum. </li><li> Plaats een &#39;sample fase&#39;, bijvoorbeeld een stuk piepschuim, in de röntgenbundel. Voer de fijnregeling van het detectorsysteem en houdt de verstrooiing patroon uit fase monster en het aanpassen van de scintillator positie tot de hoogste beeldscherpte. </li> &lt;/ Ol&gt; 4. Het uitvoeren van Coherence Metingen <ol><li> Plaats de 2-D rooster schaakbord in de róntgenbundel waar de coherentie van de bundel te meten. In dit geval is op 34 meter van de buigende magneet bron. </li><li> Stel het vlak van de 2-D dambord faseroosterverdeling loodrecht op de richting van de röntgenbundel propagatie. </li><li> Centreer het raster om de röntgenbundel door het gemotoriseerde fase en kijken naar de detector onder continue wijze verkregen beelden. </li><li> Draai het rooster rond de röntgenbundel voortplantingsrichting (y) zodat de diagonale richting van het schaakbordpatroon langs de dwarsbalk gewenste richting. In dat geval sluiten de diagonale richtingen van het schaakbordpatroon (meetrichtingen voorkeur) in horizontale en verticale richting van de bundel. Stem het raster rotaties rond de andere twee assen (x en z) de haaksheid aan de röntgenbron waarborgenbundel, die wordt bereikt door het maximaliseren van het interferogram perioden in zowel de horizontale als verticale richting. </li><li> Beweeg het detectorsysteem fysisch zo dicht mogelijk bij de faseraster langs de balk voortplantingsrichting. In deze studie gebruikt een afstand van 43 mm. </li><li> Bereken het kleinste periode van het interferentiepatroon. De π / 2 dambord rooster met periode p = 4,8 pm wordt een interferentiepatroon met p θ genereren = 3,4 um en p θ = 2,4 urn (kleinste periode) langs de diagonaal en de niet-diagonale richtingen van de dambordpatroon, respectievelijk. Schat het aantal gegevenspunten nodig tussenin V θ (d) piekposities gegeven door Vergelijking (1) een gladde curve verkregen. </li><li> Kies de juiste belichtingstijd per interferogram vier seconden in dit geval. </li><li> Record interferogrammen met dezelfde belichtingstijd (bijv 4 sec) opverschillende rooster-naar-detector afstand. Kies de belichtingstijd gebaseerd op de balk intensiteit. Vanaf de minimum raster naar detectorafstand (43 mm), bewegen de detector stroomafwaarts van de röntgenbron door kleine intervallen (10 mm bepaald op basis van stap 4,6) en een interferogram op elke detectorpositie opnemen tot het maximaal mogelijke grating- to-detectorafstand (750 mm). </li><li> Acquire dark-frame van beelden met dezelfde belichtingstijd (4 sec), maar zet de röntgenbundel en houden alle andere experimentele omstandigheden hetzelfde. </li></ol> 5. Data Analysis LET OP: Er is momenteel geen standaard software beschikbaar voor de data-analyse. <ol><li> Met behulp van de geselecteerde beeldbewerkingsprogramma, lees de afbeelding dark-frame (s) en het imago van de gegevens in. Correct beeld van de gegevens door het beeld (gemiddeld) dark frame af te trekken. </li><li> Fourier-transformatie de donkere frame gecorrigeerde beeld, die zichtbaar harmonische pieken in de horizontale produceert (52, = 0 °), verticale (θ = 90º) als θ = 45 ° en θ = 135 ° richtingen. </li><li> Snijd de 0 th orde harmonische beeld gecentreerd op de 0 Ode orde piek. De lengte en breedte van het beeld gelijk aan de afstanden tussen de 0 e en 1 e orde toppen aan de horizontale en verticale richting, respectievelijk. Ook krijgen de 1 e orde harmonische beelden van dezelfde lengte en breedte langs de dwarsrichting van belang. </li><li> Inverse Fourier Transform (IFT) de bijgesneden harmonische beelden. Verhouding van het gemiddelde van de amplitudes de IFT beeld vanaf 1 van orde harmonische beeld langs elke dwarsrichting die de IFT beeld van de 0 Ode orde harmonische beeld geeft van het zicht langs die richting. Merk op dat dit proces is geldig als paar hoogfrequente componenten bestaan ​​in de gemeten interferogram. Anders kan men de corre gebruikenkomstige harmonische piek intensiteiten van de Fourier-transformatie beelden van stap 5.4 in plaats daarvan. Door de bundeldivergentie, zal de harmonische piekposities geleidelijk veranderen bij verschillende rooster-naar-detector afstand. Daarom is een correctie op p &#39;θ op elke afstand of een piek vaststelling proces nodig. </li><li> Herhaal stap 5,1-5,4 voor alle gemeten beelden op verschillende rooster-to-detector afstanden en sla de zichtbaarheid waarde van elk beeld. </li><li> Zet de zichtbaarheid V θ (d) als een functie van het raster naar detectorafstand. Identificeer gegevenspunten bij V θ (d) pieken. Merk op dat de volledige curve gemeten net ten piekposities gegeven door Vergelijking (1) beter te identificeren. handmatig selecteren piek gegevenspunten en naburige gegevenspunten aan weerszijden van elke piek. </li><li> Teken Gauss passende functie voor de geselecteerde data punten. Extract standaarddeviatie σ θ, of the Gauss fitting functie. </li><li> Het verkrijgen van de dwarse samenhang lengte, ξ θ, met behulp <img alt="vergelijking 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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Figuur 5 toont de geschatte transversale coherentie lengte langs alle vier richtingen. Is duidelijk dat de 90 ° richting een hogere ξ θ vergeleken met 0 ° -richting. Aangezien de bundellijn optiek heeft een verwaarloosbaar effect op de balk samenhang op het raster relatieve locatie, de gemeten samenhang gebied is omgekeerd evenredig met de brongrootte gebied. De gepresenteerde röntgenbundel samenhang meettechniek brengt dit precies die getoond is als een ellips met een hoofdas langs ...

De derde-generatie harde röntgenstraling synchrotron stralingsbronnen, zoals de APS bij ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov), hebben enorme gevolgen voor de ontwikkeling van röntgenstralen wetenschappen had . Een synchrotron stralingsbron genereert een spectrum van elektromagnetische straling, van infrarood tot röntgenstralen golflengten, wanneer geladen deeltjes, zoals elektronen, zijn gemaakt om te bewegen bij de lichtsnelheid in een cirkelbaan. Deze bronnen hebben zeer unieke eigenschappen zoals een hoge helderheid, gepulste en pico-seconde timing structuur, en grote ruimtelijke en temporele samenhang. Röntgenbundel ruimtelijke samenhang is een belangrijke parameter van de derde en vierde generatie synchrotron bronnen en het aantal experimenten gebruik te maken van deze eigenschap is dramatisch toegenomen in de afgelopen twee decennia 1. De toekomstige aanpassingen van deze bronnen, zoals de geplande Multi-bend achromaat (MBA) rooster voor de APS opslagring, zal veel meer op de bundel coherente flux (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). De röntgenbundel kan gestemd worden door een kristal monochromator hogere temporele coherentie. De transversale coherentie van synchrotron bronnen significant hoger dan die van laboratoriumonderzoek röntgenbronnen vanwege de lage elektronenbundels emittance lange voortplantingsafstand van de bron tot het proefstation. Gewoonlijk wordt Young&#39;s double-pinhole of tweespletenexperiment gebruikt om de ruimtelijke coherentie van de bundel te meten door de inspectie van de zichtbaarheid van de interferentiestrepen 2. Om het volledige complex coherentiefunctie (CCF) te verkrijgen, worden systematisch metingen nodig met de twee gleuven geplaatst op verschillende posities met verschillende scheidingen, die vooral voor harde röntgenstraling, omslachtig en onpraktisch. Gelijkmatig Redundant Array (URA) kan ook worden gebruikt voor bundel samenhang meten door gebruik als een faseverschuivingsmasker 3. Hoewel de techniek volledig CCF kan biedenHet is niet model-vrij. Meer recent, interferometrische technieken op basis van Talbot effect werden ontwikkeld met behulp van de self-beeldvorming eigendom van periodieke objecten. Deze interferometers maken van het interferogram zichtbaarheid gemeten op enkele zelf-beeldvorming afstanden stroomafwaarts van het rooster voor het verkrijgen van de dwarse ligger samenhang 4-9. Metingen van transversale coherentie met twee raster wordt ook gemeld 7. Afbeelden van de dwarsbalk samenhang gelijktijdig langs verticale en horizontale richting werd voor het eerst beschreven door JP Guigay et al. 5. Een met een dambord faseraster 8, en de andere: Onlangs wetenschappers de Optica, X-ray Science Division (XSD), APS twee nieuwe technieken te meten bundel doorkruist samenhang langs meer dan twee richtingen tegelijk op twee manieren gerapporteerd met een cirkelvormige faseraster 9. In dit artikel worden de MEASURement en gegevensanalyse worden beschreven voor het verkrijgen van de transversale coherentie van de bundel langs de 0 °, 45 °, 90 ° en 135 ° richtingen ten opzichte van de horizontale richting, gelijktijdig. De metingen werden uitgevoerd bij de 1-BM bundellijn van APS uitgevoerd met een dambord π / 2 fase raspen. De details van deze in het protocol lijst artikelen techniek zijn onder andere: 1) de planning van het experiment; 2) de voorbereiding van de 2-d dambord fase raspen; 3) instellingen van het experiment en de aanpassing aan de synchrotron faciliteit; 4) het uitvoeren van metingen samenhang; 5) data-analyse. Bovendien worden de representatieve resultaten getoond om de techniek te illustreren. Deze procedures kunnen bij veel synchrotron faciliteiten met minimale wijzigingen in het rooster ontwerp worden uitgevoerd.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B bending magnet X-ray source</td><td>Advanced photon Source/ 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 CCD detector</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 sputtering deposition system</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 photoresist</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 351 developer</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA/BA6 lithography system</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 electron beam lithography system</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 surface profiler</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 remover</td><td>Dow&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

meting van röntgenbundel coherentie langs meerdere richtingen gebruiken 2-d schaakbord faseraster

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

Een procedure voor een techniek om de transversale coherentie van synchrotronstraling röntgenbronnen meten met een faseraster interferometer wordt gerapporteerd. De metingen werden gedemonstreerd op de 1-BM buigen magneet bundellijn van de Advanced Photon Source (APS) Argonne National Laboratory (ANL). Door een 2-D dambord π / 2 faseverschuiving rooster werden transversale coherentie verkregen lengten langs de verticale en horizontale richtingen, en ook langs de 45 ° en 135 ° richtingen aan de horizontale richting. Na de technische gegevens in dit document werden interferogrammen gemeten op verschillende posities stroomafwaarts van het faseraster langs de balk voortplantingsrichting. Zichtbaarheid waarden van elke interferogram werden uit de analyse van harmonische pieken in zijn Fourier afbeelding Transformed. Bijgevolg kan de coherentie lengte langs elke richting worden gewonnen uit de evolutie van zichtbaarheid als functie van het raster te detector afstand. De gelijktijdige meting van coherentie lengte in vier richtingen heeft geholpen om de elliptische vorm van de coherentie gebied van de Gauss-vormige röntgenbron. De gerapporteerde techniek van meervoudige richting coherentie karakterisering is belangrijk voor de juiste grootte en oriëntatie sample selecteren en voor het corrigeren van de partiële coherentie effecten in samenhang verstrooiingsexperimenten. Deze techniek kan ook worden toegepast voor het beoordelen van samenhang behouden mogelijkheden van röntgenoptiek.

Terwijl gedetailleerde experimentele en simulatieresultaten elders kon worden gevonden 8, alleen dit gedeelte worden geselecteerd resultaten aan de bovenstaande meting en data-analyse procedures te illustreren. Figuur 1 geeft de instellingen van het experiment op de APS-1-BM-B bundellijn. De bundelgrootte wordt bepaald door een 1 x 1 mm2 sleuf stroomopwaarts van de dubbel kristal Monochromator (DCM) en 25 m van het buigen magneet bron. DCM is afgestemd output foton energie van 18 k...

Het meetprotocol en data analyseprocedure worden gegeven voor het verkrijgen transversale coherentie van synchrotronstraling röntgenbron langs vier richtingen tegelijk via één 2-D dambord faseraster. Deze eenvoudige techniek kan worden toegepast voor volledige dwarse samenhang karakterisering van X-ray bronnen en X-ray optiek.

Meting van röntgenbundel coherentie langs meerdere richtingen gebruiken 2-D schaakbord faseraster

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

Het algemene doel van deze procedure is het meten van de transversale coherentie van de röntgenstraal bij een synchrotronstraallijn met behulp van gradiëntinterferometrie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de coherentie-eigenschap van de röntgenstraal gelijktijdig in meerdere richtingen kan worden gemeten door gebruik te maken van 2D-gradiënten. Hoewel de methode is gedemonstreerd bij de 1-BM straallijn van de Advanced Photon Source, kan deze op elke synchrotronstraallijn worden toegepast.De vervaardiging van 2D-roosters is essentieel voor het meten van verschillende coherente condities van de beamline. Voor de creatie van het faserooster is eerst de fabricage van een galvaniseervorm vereist. Het startpunt voor deze demonstratie is een voorbereid stuk siliciumwafer.Dit is de goudlaag op het werkvlak van het monster van 15 millimetre bij 15 millimetre. Aan de tegenovergestelde zijde van het monster bevindt zich een siliciumnitride venster van 5 millimetre bij 5 millimetre. Meer details van het monster zijn te zien in deze schematische dwarsdoorsnede.Een laag silicium, die is geëtst, vormt de kern van het monster. De werkzijde van het monster heeft een laag silicium

measurement-x-ray-beam-coherence-along-multiple-directions-using-2-d

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Er worden grote laser-interferometers gebouwd om een nieuw type sterrenkunde te creëren op basis van zwaartekrachtgolven. Hun gevoeligheden, net als voor veel andere hoogprecisie-experimenten, naderen fundamentele ruislimieten zoals de atoomtrillingen van hun componenten. We zijn pioniers in technologieën om deze limieten te overwinnen door gebruik te maken van nieuwe laserstraalvormen.

De Generatie van het Hoger-orde Laguerre-Gauss Optische Balken voor hoge-precisie interferometrie

De techniek van femtoseconde vier-golf-mixing wordt beschreven, inclusief spectraal-opgeloste en tijd-opgeloste configuraties.  We illustreren het nut van deze techniek voor de onderzoek van cruciale fysische eigenschappen in de III-V verdunde magnetische halfgeleiders, mogelijk gemaakt door zijn non-lineariteit en hoge tijdsresolutie.

Meting van coherentie-verval in GaMnAs met behulp van femtoseconde vier-golf-mixing

Hoge-resolutie intravitale beeldvorming met verbeterd contrast tot 120 urn diepte lymfklieren van volwassen muizen wordt bereikt door ruimtelijk moduleren van de excitatie patroon van een multi-focale twee-foton microscoop. In 100 micrometer diepte gemeten we resoluties van 487 nm (lateraal) en 551 nm (axiaal), waardoor verstrooiing en diffractie grenzen omzeilen.

Hoogst vastbesloten Intravitale Striped-verlichting Microscopie van Germinal Centers

Niet-geroerde precipitatie polymerisatie geeft een snelle, reproduceerbare prototyping aanpak van de synthese van stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) microgels smalle grootteverdeling. In dit protocol synthese, lichtverstrooiing karakterisering en enkel deeltje fluorescentie volgen van deze microgels in een wide-field microscopie setup worden gedemonstreerd.

Gecontroleerde Synthese en Fluorescentie Tracking of Highly Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

Beschrijven we de bouw van een snelle continuous-wave-gestimuleerd-Brillouin-verstrooiing (CW-SBS) spectrometer. De spectrometer heeft één-frequentie-diodelasers en een atomaire damp inkeping-filter te verwerven transmissie spectra van troebel/niet-troebel monsters met hoge spectrale resolutie bij snelheden tot 100-fold sneller dan die van bestaande CW-SBS spectrometers. Deze verbetering maakt een snelle Brillouin materiële analyse.<br...

High-Speed Continuous-wave gestimuleerd Brillouin verstrooiing Spectrometer voor materiaal analyse

We laten zien hoe het complexe gebied van laserstralen coderen met behulp van een Eénfase-element. Een common-pad interferometer is werkzaam te mengen van de fase-informatie die wordt weergegeven in een alleen-fase ruimtelijke lichtmodulator ten slotte ophalen het patroon van de gewenste complex terrein aan de uitgang van een optisch imaging systeem.

De Amplitude en fase van laserstralen vormgeven met behulp van een alleen-fase ruimtelijke lichtmodulator

Een Setup voor X-Ray Beam geïnduceerde stroommetingen bij Synchrotron lijnen wordt beschreven. Het onthult de nanoschaal prestaties van zonnecellen en breidt de reeks technieken uit voor multimodale X-Ray microscopie. Van bedrading tot signaal-naar-ruis-optimalisatie, het is te zien hoe u State-of-the-art XBIC metingen uitvoert op een harde X-Ray microprobe.

X-ray Beam geïnduceerde stroommetingen voor multimodale X-Ray microscopie van zonnecellen

De Photonic bandstructuur maakt het mogelijk om te begrijpen hoe beperkt elektromagnetische modi zich verspreiden in een fotonisch kristal. In fotonische kristallen die magnetische elementen bevatten, gaan dergelijke beperkte en resonerende optische modi gepaard met een verbeterde en gewijzigde Magneto-optische activiteit. We beschrijven een meetprocedure om de Magneto-optische bandstructuur uit te pakken door Fourier-ruimte microscopie.

Spectrale en hoek-opgeloste Magneto-optische karakterisatie van fotonische nanostructuren

Hier beschrijven we de werking van een SiN geïntegreerd fotonisch circuit met optische gefaseerde arrays. De circuits worden gebruikt om lage divergentie laserstralen uit te zenden in de buurt infrarood en sturen ze in twee dimensies.

Karakterisering van SiN Integrated Optical Phased Arrays op een wafer-scale teststation

Dit artikel is een demonstratie en een richtlijn om in-house (met een röntgeninstrument in het laboratorium) in situ GISAXS-experimenten van drooginkten op roll-to-roll sleuf-matrijs gecoate, niet-fullerene organische fotovoltaïsche middelen uit te voeren en te analyseren.

In situ Beweiding Incidentie Kleine Hoek Röntgenverstrooiing op Roll-To-Roll Coating van organische zonnecellen met laboratorium röntgeninstrumentatie

Leer de transversale coherentie van röntgenbundels meten op synchrotron beamlijnen met behulp van rasterinterferometrie en 2D-faserasters. Deze methode biedt een robuuste karakterisering van röntgenbronnen.

Meting van röntgenbundel coherentie langs meerdere richtingen gebruiken 2-D schaakbord faseraster

Meer video's verkennen