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. תכנון של הניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהה את beamline synchrotron. צור מדען beamline כדי למצוא את ההתאמה של הניסוי beamline כי. הערה: ניסויים דיווחו בכתב היד הזה נעשו במעבדות beamline 1-BM-B, אשר מחויבת בדיקות אופטיקה גלאי, תחת XSD של APS. </li><li style=";text-align:right;direction:rt...

<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>

איור 5 מראה את אורך קוהרנטיות רוחבי המוערך לאורך כל ארבעת הכיוונים. ברור, בכיוון 90 ° יש ξ גבוה θ לעומת 0 ° כיוון. מאז אופטיקה beamline יש השפעה זניחה על קוהרנטיות הקרן במיקום היחסי הצורם, באזור קוהרנטיות הנמדד הוא ביחס הפוך לאזור גודל המקור. שיטת מדי...

מקורות קרינה synchrotron קשה הדור השלישי רנטגן, כגון APS ב ANL, Lemont, אילינוי, ארה&quot;ב (http://www.aps.anl.gov), יש להם השפעה עצומה על התפתחות מדעי רנטגן . מקור קרינת synchrotron מייצר ספקטרום של קרינה אלקטרומגנטית, מ אינפרא אדום באורכי גל רנטגן, כאשר חלקיקים טעונים, כגון אלקטרונים, נועדו לתנועה קרובה למהירות אור מסלול מעגלי. מקורות אלה יש מאפיינים ייחודיים מאוד כגון בהירות גבוהה, פעם ומבנה עיתוי פיקו-שני, ולכידות במרחב ובזמן גדולות. רנטגן הקורה קוהרנטיות מרחבית הוא פרמטר חשוב של מקורות synchrotron הדור השלישי והרביעי ומספר ניסויים ושימוש בקניין זה גדל באופן דרמטי במהלך שני העשורים האחרונים 1. השדרוגים העתיד של מקורות אלה, כגון achromat Multi-בנד המתוכנן (MBA) סריג עבור טבעת אחסון APS, יהיה להגדיל באופן משמעותי את השטף קרן קוהרנטית (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). קרן X-ray יכולה להיות מכוונת באמצעות monochromator קריסטל להשיג קוהרנטיות זמני גבוה. הקוהרנטיות הרוחבית של מקורות synchrotron היא גבוהה באופן משמעותי מזה של מקורות במעבדות רנטגן בגלל emittance אלומת אלקטרונים הנמוך ומרחק התפשטות ארוך מהמקור לתחנת ניסיוני. בדרך כלל, הניסוי הכפול-חריר או שני סדקים של יאנג משמש כדי למדוד את קוהרנטיות מרחבית של הקורה דרך הבדיקה של הנראות של בשולי ההפרעה 2. כדי להשיג את הפונקציה קוהרנטיות מכלול המלא (CCF), מדידות שיטתיות נדרשות עם שני החריצים להציב בנקודות שונות עם הפרדות שונות, אשר הן, במיוחד קשה צילומים רנטגן, מסורבל ולא מעשי. באופן אחיד היתירה Array (URA) יכולה לשמש גם למדידת קוהרנטיות הקורה על ידי העסקה זה כשלב הסטת מסכה 3. למרות הטכניקה יכולה לספק את CCF המלא, זה לא נטול מודל. לאחרונה, טכניקות interferometric מבוססות על האפקט טלבוט פותחו באמצעות מאפיין הדמיה-העצמי של חפצים תקופתיים. התאבכות אלה לעשות שימוש הנראות interferogram נמדד מרחקים עצמי הדמיה כמה במורד זרם של הסורג להשגת הלכידות הרוחביות קורה 4-9. מדידות של קוהרנטיות רוחבית באמצעות שתי מערכת צורמת גם מדווחות 7. מיפוי קוהרנטיות הקרן הרוחבי, בו זמנית לאורך כיוונים אנכיים ואופקיים דווח לראשונה על ידי JP Guigay et al. 5. לאחרונה, מדענים בקבוצת אופטיקה, רנטגן מדע החטיבה (XSD), של APS דיווחו שתי טכניקות חדשות למדידת קרן חוצת קוהרנטיות לאורך יותר משני כיוונים בו זמנית באמצעות שתי שיטות: אחת עם שלב שחמט צורם 8, והשני עם שלב עגול צורם 9. במאמר זה measurement ונהלי ניתוח נתונים מתוארים להשגת הלכידות הרוחביות של הקורה לאורך 0 °, 45 °, 90 °, ו -135 ° כיוונים ביחס בכיוון האופקי, בו זמנית. המדידות בוצעו על beamline 1-BM של APS עם שלב שחמט π / 2 צורם. הפרטים של הטכניקה הזו המופיעים בסעיפי הפרוטוקול כוללים: 1) תכנון הניסוי; 2) הכנת שלב השחמט 2-ד הצורם: 3) התקנה ויישור ניסוי במתקן סינכרוטרון; 4) ביצוע מדידות קוהרנטיות; 5) ניתוח נתונים. בנוסף, תוצאות הנציגים מוצגות כדי להדגים את הטכניקה. נהלים אלה יכולים להתבצע beamlines סינכרוטרון רב עם שינויי מינימום על העיצוב הצורם.

<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

הליך עבור טכניקה למדוד את הקוהרנטיות הרוחבית של מקורות רנטגן קרינת synchrotron באמצעות פאזיים אינטרפרומטר הצורמת מדווחת. המדידות היו הפגינו בבית beamline מגנט כיפוף 1-BM של פוטון מתקדם מקור (APS) ב Argonne National Laboratory (ANL). באמצעות 2-D שחמט π / 2 שלב משמרת צורמת, אורכי קוהרנטיות רוחבי התקבלו לאורך כיוונים אנכיים ואופקיים וכן לאורך 45 ° ו -135 ° הכיוונים כדי בכיוון אופקי. בעקבות הפרטים הטכניים המפורטים במאמר זה, interferograms נמדדו בנקודות שונות במורד זרם של השלב הצורם לאורך כיוון התפשטות קורה. ערכי ראות של כל interferogram חולצו מניתוח פסגות הרמוניות בתמונה שינתה הפורה שלה. כתוצאה מכך, אורך קוהרנטיות יחד לכל כיוון ניתן לחלץ מן האבולוציה של נראות כפונקציה של סורג אל detecמרחק טור. המדידה סימולטני של קוהרנטיות אורכים בארבעה כיוונים עזרו לזהות את הצורה האליפטית של האזור הקוהרנטיות של מקור גאוס בצורת X-ray. הטכניקה דיווחה לאפיון קוהרנטיות מרובה בכיוון חשובה לבחירת הגודל וכיוון המדגם המתאים וכן לתיקון ההשפעות קוהרנטיות חלקית בניסויי פיזור קוהרנטיות. טכניקה זו יכולה לחול גם להערכת יכולות שימור קוהרנטיות של אופטיקה רנטגן.

למרות שתוצאות ניסוי וסימולציה מפורטות ניתן למצוא במקום אחר 8, סעיף זה רק מראה שנבחר תוצאות כדי להמחיש את הליכי מדידה ונתונים מעל ניתוח. איור 1 מייצג את הגדרת הניסוי על beamline 1-BM-B APS. גודל הקרן מוגדר על ידי חריץ 1 × 1 מ&quot;מ 2 להציב במעלה זרם של Double קריסטל ...

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

הליך ניתוח פרוטוקול מדידת נתונים ניתן להשגת לכידות רוחביות של מקור קרינת synchrotron רנטגן לאורך ארבעה כיוונים בו זמנית באמצעות שלב שחמט יחיד 2-D צורמת. טכניקה פשוטה זו יכולה להיות מיושמת לאפיון קוהרנטיות רוחבי מלא של מקורות רנטגן ואופטיקה רנטגן.

מדידת רנטגן Beam קוהרנטיות לאורך כיוונים מרובים באמצעות 2-D דמקה שלב פומפיה

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

הדמיה מאגר מצב נקבובי בקנה מידה של שלבי נוזלים מרובים באמצעות Microtomography X-ray

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

Dispersive אנרגיה טומוגרפיית רנטגן עבור מיפוי 3D היסודות של חלקיקים בודדים

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

ניתוח כישלון של סוללות שימוש Microtomography הקשיח רנטגן מבוסס Synchrotron

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

מדידות התפצלות וזמינות ביולוגיות של הסביבה פלוטוניום שימוש דיפוזיה בThin 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

פרוטוקול של מבחן אלקטרוכימי אפיון Aprotic Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; סוללה

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

Dynamic נקבובית בקנה מידה Reservoir-מצב הדמיה של ריאקציה קרבונטים שימוש טומוגרפיה Synchrotron מהיר

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

החלת רנטגן הדמיה קריסטל ספקטרוסקופיה לשימוש כמו טמפרטורה גבוהה אבחון פלזמה

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

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

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