Name: measurement of x-ray beam coherence along multiple directions using 2-d checkerboard phase grating
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating at JoVE.com

Use of the Advanced Photon Source and Center for Nanoscale Materials, Office of Science User Facilities operated for the U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science by Argonne National Laboratory, was supported by the U.S. DOE under Contract No. DE-AC02-06CH11357. We acknowledge Dr. Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, USA, for many helpful suggestions during the data processing.

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 benodi...

<ol>
	<li>Als-Nielsen, J., McMorrow, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Elements of Modern X-ray Physics. , (2011).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principle of Optics. , (1999).</li><li>Lin, J. J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+Spatial+Coherence+Function+of+Undulator+Radiation+using+a+Phase+Mask.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractional+Talbot+imaging+of+phase+gratings+with+hard+X-rays.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+partial+Talbot+effect+and+its+use+in+measuring+the+coherence+of+synchrotron+X-rays.">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., H&#228;rtwig, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+spatial+coherence+of+synchrotron+beams+using+the+Talbot+effect.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shearing+Interferometer+for+Quantifying+the+Coherence+of+Hard+X-Ray+Beams.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+transverse+coherence+of+x-ray+beam+with+2-D+phase+grating+interferometer.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circular+grating+interferometer+for+mapping+transverse+coherence+area+of+X-ray+beams.">Circular grating interferometer for mapping transverse coherence area of X-ray beams.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (1-6), 041116 (2014).</li><li>Zanette, I., David, C., Rutishauser, S., Weitkamp, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+grating+simulation+for+X-ray+phase-contrast+and+dark-field+imaging+with+a+Talbot+interferometer.">2D grating simulation for X-ray phase-contrast and dark-field imaging with a Talbot interferometer.</a> , 73-79 (2010).</li></ol>

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 l...

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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="628">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">1-BM-B bending magnet x-ray source</td>
			<td style="width:128px;">Advanced photon Source/ Argonne National Lab</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"><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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">LYSO Scintillator</td>
			<td>Proteus Inc</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Coolsnap HQ2 CCD detector</td>
			<td style="width:128px;">Photometrics</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">ATC 2000 UHV sputtering deposition system</td>
			<td style="width:128px;">AJA International Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td><a href="http://www.ajaint.com/systems_atc.htm">http://www.ajaint.com/systems_atc.htm</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MICROPOSIT S1800 photoresist</td>
			<td style="width:128px;">Dow&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MICROPOSIT 351 developer</td>
			<td style="width:128px;">Dow&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MA/BA6 lithography system</td>
			<td style="width:128px;">SUSS MicroTec</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Spin coater WS-400-6NPPB</td>
			<td style="width:128px;">Laurell Technologies Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">JBX-9300FS electron beam lithography system</td>
			<td style="width:128px;">JEOL</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">CS-1701 RIE system</td>
			<td style="width:128px;">Nordson March</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Techni Gold 25E</td>
			<td style="width:128px;">Technic</td>
			<td style="width:119px;"></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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Dektak-8 surface profiler</td>
			<td style="width:128px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td><a href="http://brukersupport.com/ProductDetail/1136">http://brukersupport.com/ProductDetail/1136</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MICROPOSIT 1165 remover</td>
			<td style="width:128px;">Dow&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating at JoVE.com

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

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

Reservoir Conditie Pore-schaal Beeldvorming van Multiple Fluid fasen met behulp van X-ray Microtomografie

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energie-dispersieve X-stralen Tomografie voor 3D Elemental kaart brengen van individuele nanodeeltjes

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Failure Analysis Batterijen met synchrotron gebaseerde Hard X-ray Microtomografie

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Speciatie en biologische beschikbaarheid Metingen van Milieu Plutonium gebruik van Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol van Elektrochemische Test en karakterisering van Aprotische Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batterij

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Dynamische Pore schaal Reservoir voorwaarde beeldvorming van Reaction in carbonaten met synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

Het toepassen van X-ray Imaging Crystal Spectroscopie voor gebruik als een High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

Optische val Laden van diëlektrische micropartikels in Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...