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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
O procedimento de protocolo de medição e análise de dados são determinados para obter coerência transversal de uma fonte de raios-X radiação síncrotron ao longo de quatro direções simultaneamente usando uma única fase do tabuleiro de damas 2-D ralar. Esta técnica simples pode ser aplicado para a completa caracterização coerência transversal de fontes de raios-X e óptica de raios-X.
Um procedimento de uma técnica para medir a coerência transversal das fontes de raios-X de radiação sincrotrão usando uma única operação de ralar interferómetro é relatado. As medidas foram demonstrados no 1-BM flexão beamline ímã da Advanced Photon Source (APS) em Argonne National Laboratory (ANL). Ao utilizar um tabuleiro de damas 2-D π / 2 de desvio de fase de grade, comprimentos de coerência transversais foram obtidos ao longo das direcções verticais e horizontais, assim como ao longo dos 45 ° e 135 ° instruções para a direcção horizontal. A seguir os detalhes técnicos especificados no presente documento, interferogramas foram medidos em diferentes posições a jusante da fase de grade ao longo da direção de propagação do feixe. valores visibilidade de cada interferogram foram extraídos da análise picos harmônicas em sua imagem transformada de Fourier. Consequentemente, o comprimento de coerência ao longo de cada direcção pode ser extraído a partir da evolução da visibilidade como uma função da grade-a-detecdistância tor. A medição simultânea da coerência comprimentos em quatro direcções ajudaram a identificar a forma elíptica da área de coerência da fonte de raios X em forma de Gaussian. A técnica descrita por múltiplos-sentido caracterização coerência é importante para a escolha do tamanho da amostra adequada e orientação, bem como para corrigir os efeitos de coerência parcial em coerência espalhamento experiências. Esta técnica também pode ser aplicado para avaliar a capacidade de preservar a coerência de óptica de raios-X.
Os raios-X dura fontes de radiação síncrotron de terceira geração, como a APS na ANL, Lemont, IL, EUA (http://www.aps.anl.gov), tiveram impactos enormes sobre o desenvolvimento das ciências de raios-X . Uma fonte de radiação sincrotrão gera um espectro de radiações electromagnéticas, a partir de comprimentos de onda de infravermelhos para raios-X, quando as partículas carregadas, tais como electrões, são feitos para se moverem perto da velocidade da luz numa órbita circular. Essas fontes têm propriedades muito originais, tais como alto brilho, estrutura de tempo pulsado e pico-segundo, e grande coerência espacial e temporal. Feixe de raios-X coerência espacial é um parâmetro importante das terceira e quarta fontes de geração de síncrotron e do número de experiências que fazem uso dessa propriedade aumentou dramaticamente ao longo das últimas duas décadas 1. As atualizações futuras destas fontes, tais como a estrutura planejada achromat Multi-bend (MBA) para o anel de armazenamento APS, irá aumentar dramaticamente o fluxo coerente feixe (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). O feixe de raios-X pode ser ajustado utilizando um monocromador de cristal para obter uma maior coerência temporal. A coerência transversal de fontes sincrotrão é significativamente mais elevada do que a de fontes de raios-X de laboratório baseado devido à baixa emitância feixe de electrões e de longa distância de propagação a partir da fonte para a estação experimental.
Normalmente, experiência da dupla pinhole ou dupla fenda de Young é usado para medir a coerência espacial do feixe através da inspeção da visibilidade das franjas de interferência 2. Para obter a função de coerência Complexo completa (CCF), medições sistemáticas são necessários com as duas ranhuras colocadas em posições diferentes, com várias separações, que é, em especial para raios-X duros, pesado e pouco prático. Uniformemente matriz redundante (URA) também pode ser utilizado para a medição de coerência do feixe, empregando-lo como uma mudança de fase de máscara 3. Embora a técnica pode fornecer a CCF completo, Não é livre de modelo. Mais recentemente, as técnicas de interferometria com base no efeito Talbot foram desenvolvidos usando a propriedade auto-imagem de objetos periódicas. Estes fazem uso de interferómetros a visibilidade interferograma medido em algumas distâncias auto-imagem a jusante da grade para a obtenção da viga transversal coerência 4-9. Medidas de coerência transversal utilizando dois sistema de grade também é relatado 7.
Mapeando a coerência viga transversal, simultaneamente ao longo de direções vertical e horizontal foi primeiramente relatada por JP Guigay et al. 5. Recentemente, os cientistas do Grupo de Óptica, raio-X Divisão de Ciência (XSD), da APS têm relatado duas novas técnicas para medir feixe atravessa a coerência ao longo de mais de duas direções simultaneamente usando dois métodos: um com uma fase quadriculado grade 8, e outro com uma fase circular grade 9.
Neste trabalho, o MEASURement e procedimentos de análise de dados são descritos para a obtenção da coerência transversal do feixe ao longo do 0 °, 45 °, 90 °, 135 ° e as direcções em relação à direcção horizontal, ao mesmo tempo. As medições foram realizadas na linha de luz 1-BM de APS com um tabuleiro de xadrez π fase / 2 ralar. Os detalhes desta técnica listados nas seções de protocolo incluem: 1) o planejamento do experimento; 2) a preparação do 2-d fase quadriculado grade; 3) configuração da experiência e alinhamento na instalação síncrotron; 4) a realização de medições de coerência; 5) análise dos dados. Além disso, os resultados representativos são apresentados para ilustrar a técnica. Estes procedimentos podem ser realizados em muitas linhas de luz síncrotron com alterações mínimas no projeto ralar.
1. Planejamento do Experimento
2. Preparação do 2-D do tabuleiro de damas Phase Grating




3. configuração da experiência e Alinhamento no Centro de Synchrotron
4. realização de medições de coerência
Análise 5. Os dados
NOTA: Não há atualmente nenhum software padrão disponível para a análise de dados.

Embora os resultados experimentais e simulação detalhada pode ser encontrada em outro lugar 8, esta seção mostra apenas resultados seleccionados para ilustrar os procedimentos de análise de dados de medição e acima. A Figura 1 representa a configuração da experiência na APS 1-BM-B beamline. O tamanho do feixe é definido por um 1 × 1 mm2 fenda colocado a montante do duplo cristal monocromador (DCM) e 25 m a partir da fonte íman de flexão. O DCM está sintonizado com a produção de energia de fótons de 18 keV. O feixe de raios X passa através de várias janelas de berílio (1 mm de espessura total) colocadas em diferentes locais ao longo do percurso de feixe.
A Figura 2 (a) mostra a parte central da imagem do microscópio eletrônico de varredura da fase de xadrez 2-D grating fabricados no Centro de Materiais em nanoescala (CNM) em ANL. O período de reticulação é p = 4,8? M. Os quadrados esbranquiçados são os blocos formados em Aua membrana de Si 3 N 4. A grade é colocado no feixe de raios-X de tal forma que é perpendicular à direcção do feixe e as diagonais dos blocos quadrados de ouro são paralelas às direcções horizontal e vertical, como mostrado na Figura 2 (b). Tal orientação serve duas finalidades: (i) que assegura uma maior visibilidade ao longo das direcções primárias, que estão ao longo da direcção horizontal e vertical, e (II) que reduz o efeito de incerteza fabricação do período de reticulação ao longo das direcções primárias 8.
Interferogramas foram registados em diferentes distâncias ralar-a-detector, d, cobrindo, pelo menos, cinco V ® (d) picos em cada direcção transversal como definido na Equação (1). A Figura 3 mostra a parte central dos interferogramas medidos em (a) d 1,0 ° = 83 mm e (b) d 4,0 </ sub> ° = 579 milímetros, que correspondem às posições de primeira e quarta pico ao longo θ = 0 ° direcção (P 0 ° = 3,4 uM). A estas distâncias Talbot 2-D padrão quadriculado é replicado (auto-imagem). A propriedade coerência do feixe de raios X é incorporado no interferograma visibilidade, que é recuperada a partir da análise de Fourier de cada imagem gravada.
A transformada de Fourier do interferograma medido produz picos de harmônicos que são representativos da natureza periódica da interferogram ao longo de diferentes direções. Como um exemplo, as Figuras 3 (c) e (d) são as imagens FT das Figuras 3 (a) e (b), respectivamente, realizada pela Transformada Rápida de Fourier (FFT). Devido à simetria central da imagem FT, quatro independentes 1 st picos de ordem estão presentes ao longo de quatro direções, a saber <em> θ = 0 °, 45 °, 90 ° e 135 °, tal como definido na Figura 2 (b). A periodicidade (p θ) em cada direcção pode ser determinada a partir da posição do pico relativamente ao pico ordem 0 th Central. Aqui Figura 3 (c), como um exemplo, o pico harmónica 1 a ordem ao longo de 0 ° direcção revela uma estrutura periódica com p 0 ° = 3,4 uM, a qual pode ser facilmente identificada como a estrutura do tipo de linha na Figura 3 (a). A visibilidade é dada pela razão da amplitude do pico de ordem 1 r (A θ, 1) para a do pico ordem de ordem 0 (A θ, 0), ou V θ = 2 Um θ, 1 / A θ, 0 10. Protocolo seguinte, na prática, foi obtida a visibilidade passos 5,5-5,7 com as caixas de recorte apresentados na FiguRes 3 (c) e (d). É evidente que a intensidade do pico 1 a ordem, a 0 ° é muito menor na Figura 3 (d) do que na Figura 3 (c), o que indica uma visibilidade reduzida a d = 579 mm. Isto é também evidenciado pela falta de estrutura periódica ao longo de 0 ° na Figura 3 (b).
Seguindo o protocolo passos 5,8-5,12, Figura 3 (e) mostra a evolução visibilidade como uma função de d. O encaixe de Gauss para os dados seleccionados ao redor V θ (d) dá picos σ 0 ° = 180 mm. O comprimento de coerência horizontal é, assim, ξ 0 ° = 3,6 uM seguinte equação (5).
Semelhante à da Figura 3, A Figura 4 apresenta os resultados ao longo do θ = 45 ° direcção. o FTimagens [cf. Figura 4 (c) e (d)] indicam um período de 45 ° p = 2,4? m. Portanto, V θ (d) picos de 45 ° aparecem em distâncias mais curtas (d 1,45 ° = 43 mm e d 4,45 ° = 293 mm) na comparação com a de 0 °. A esta distância, de 45 °, os interferogramas são um padrão de tipo malha [cf. Figura 4 (a) e (b)]. A evolução visibilidade mostrado na Figura 4 (E) dá o comprimento de coerência ξ 45 ° = 5,0 uM. Ao aplicar o mesmo procedimento de análise de dados para todas as quatro direcções disponíveis, a área transversal coerência do feixe de raios X é mapeado.

Figura 1. Instalação experimental. Esquemática doconfiguração de linha de luz na linha de luz 1-BM-B dos APS. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. 2-D do tabuleiro de damas Grating. (A) Imagem SEM da quadriculado grade com um período de 4,8 uM. (B) Grating orientação no plano transversal perpendicular à direcção de propagação do feixe (que aponta para dentro ou para fora do papel). Os números em vermelho indicam θ. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Visibilidade Meas medi- juntamente 0 ° Direcção. interferogramas gravada em d 1, 0 ° = 83 mm (a) e 4,0 ° d = 579 milímetros (b), que corresponde à primeira e quarta posições V 0 ° (d) ao longo de pico 0 ° direcção (Equação (1) com p 0 ° = 3,4 uM), respectivamente. A sua transformada de Fourier imagens são mostradas em (c) e (d), com as regiões ponteadas e tracejadas verdes vermelhos indicando a ordem 0 e 1 de imagens de harmónicas, respectivamente. (E) A evolução visibilidade como uma função da distância ralar-a-detector, d. Os círculos azuis são todos os dados experimentais, enquanto que os marcadores vermelhos são dados seleccionados cada um em torno de distâncias Talbot para o envelope de Gauss encaixe (curva tracejado vermelho).t = "_ blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. Visibilidade medição ao longo de 45 ° Direcção. Interferogramas gravada em 1,45 d ° = 43 mm (a) e d 4,45 ° = 293 mm (b), que corresponde ao primeiro e quarto V 45 ° (d) pico posições ao longo de 45 ° direcção (Equação (1) com p 45 ° = 2,4 uM), com as suas imagens FT mostrados em (c) e (d), respectivamente. (E) A evolução visibilidade como uma função de d. Veja a Figura 3 legenda para detalhes. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. área Coerência Mapa da Área. Coerência visualizada usando a coerência transversal medida comprimentos ao longo de quatro direções. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os autores não têm nada a divulgar.
O procedimento de protocolo de medição e análise de dados são determinados para obter coerência transversal de uma fonte de raios-X radiação síncrotron ao longo de quatro direções simultaneamente usando uma única fase do tabuleiro de damas 2-D ralar. Esta técnica simples pode ser aplicado para a completa caracterização coerência transversal de fontes de raios-X e óptica de raios-X.
O uso da fonte avançada de fótons e do centro de materiais em nanoescala, escritório de instalações de usuários científicos operado para o escritório de ciência do Departamento de Energia (DOE) dos EUA pelo Argonne National Laboratory, foi apoiado pelo DOE dos EUA sob o Contrato No. DE-AC02-06CH11357. Agradecemos ao Dr. Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, EUA, por muitas sugestões úteis durante o processamento de dados.
| Fonte de raios X de ímã de flexão 1-BM-B Fonte | avançada de fótons / Argonne National Lab | http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/ | |
| LYSO Scintillator | Proteus Inc | http://www.apace-science.com/ proteus/lyso.htm#top | |
| Coolsnap HQ2 Detector CCD | Photometrics | http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php | |
| ATC 2000 UHV sistema de deposição por pulverização catódica | AJA International Inc | http:// www.ajaint.com/systems_atc.htm | |
| MICROPOSIT S1800 fotorresistente | Dow | ||
| Desenvolvedor do MICROPOSIT 351 | Dow | ||
| Sistema de litografia MA/BA6 | SUSS MicroTec | http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html | |
| Spin coater WS-400-6NPPB | Laurell Technologies Corporation | http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE | |
| JBX-9300FS sistema de litografia por feixe de elétrons | JEOL | < | 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 |
| CS-1701 Sistema RIE | Nordson March | http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx | |
| Techni Gold 25E | Technic | http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry | |
| Dektak-8 perfilador de superfície | Bruker | http://brukersupport.com/ProductDetail/ 1136 | |
| MICROPOSIT 1165 removedor | Dow |