2-D Dama Faz GRATING kullanarak birden çok Directions boyunca X-ışını Işın Tutarlılık Ölçümü
Summary
Ölçüm protokolü ve veri analizi yöntemi, aynı anda ızgaranın tek 2-B dama faz kullanılarak dört yöne boyunca bir senkrotron radyasyonu X-ışını kaynağı enine uyum elde etmek için verilmiştir. Bu basit teknik X-ışını kaynakları ve X-ışını optik tam enine tutarlılığı karakterizasyonu için uygulanabilir.
Abstract
bir teknik bir prosedür rendeleme interferometre bildirilen tek faz kullanılarak senkrotron radyasyonu X-ışını kaynakları enine uyum ölçmek. Ölçümler Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda Gelişmiş Foton Kaynağı (APS) (ANL) 1-BM bükme mıknatıs beamline de saptandı. 2-B dama tahtası π / 2 faz değişimi ızgara kullanarak enine uygun uzunluklarda dikey ve yatay yönleri boyunca hem de yatay yönde 45 ° ve 135 ° yönleri boyunca elde edilmiştir. Bu yazıda belirtilen teknik ayrıntıları ardından İnterferogram ışın yayılma yönü boyunca ızgara fazın aşağı farklı pozisyonlarda ölçüldü. Her interferogram görünürlüğü değerleri Fourier Dönüştürülmüş görüntüde harmonik zirveleri analiz çıkarıldı. Sonuç olarak, her yönde tutarlılık uzunluğunun bir fonksiyonu olarak görünürlük evrimi elde edilebilir ızgara-to-DETECtor mesafe. tutarlılık eş zamanlı ölçümü dört yol tarifi Gauss şeklinde X-ışını kaynağının tutarlılık alanının eliptik şekil tanımlanmasına yardım uzunlukları. Birden yönlü tutarlılık karakterizasyonu için bildirilen Tekniğe uygun numune boyutunu ve yönlendirmesini seçmek yanı sıra uyum saçılma deneylerde kısmi tutarlılık etkilerini ortadan kaldırmak için önemlidir. Bu teknik aynı zamanda X-ışını optik tutarlılık koruyucu özelliklerini değerlendirmek için uygulanabilir.
Introduction
Böyle ANL, Lemont, IL, ABD (http://www.aps.anl.gov) de APS gibi üçüncü nesil sabit X-ışını sinkrotron radyasyon kaynakları, X-ışını bilimlerin gelişimine muazzam etkileri oldu . Bir senkrotron radyasyonu kaynağı, elektronlar gibi yüklü parçacıklar, dairesel bir yörüngede ışık hızına yakın hareket ettirilir X-ışını dalga boylarında, kızılötesi gelen elektromanyetik radyasyon bir spektrum oluşturur. Bu kaynaklar, yüksek parlaklık, darbeli ve piko-saniye zamanlama yapısı ve geniş mekansal ve zamansal tutarlılık olarak çok benzersiz özelliklere sahiptir. X-ışını mekansal tutarlılık üçüncü ve dördüncü nesil sinkrotron kaynaklarının önemli bir parametre ve bu özelliğin kullanılması dramatik son yirmi yılda 1 üzerinde artmıştır yapma deneyleri sayısıdır. Böyle APS depolama halkası için planlanan Çoklu-bend Achromat (MBA) kafes olarak bu kaynaklardan, gelecekteki yükseltmeleri, dramatik ışın tutarlı akı (http artacak: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). X-ışını yüksek zamansal tutarlılık elde etmek için kristal monokromatör kullanılarak ayarlanabilir. sinkrotron kaynaklarının enine tutarlılık nedeniyle deneysel istasyona kaynağından düşük elektron ışını yayma gücüne ve uzun yayılma mesafesi laboratuvar tabanlı X-ışını kaynaklarının önemli ölçüde daha yüksektir.
Normalde, Young iğne deliği çift veya çift yarık deneyi girişim saçaklar 2 görünürlük denetim yoluyla kirişin uzamsal tutarlılığı ölçmek için kullanılır. Tam kompleks uygunluk fonksiyonu (CCF) elde etmek için, sistematik olarak ölçümleri, özellikle külfetli ve pratik sert X-ışınları için,, çeşitli ayırmalar, farklı konumlarda yerleştirilmiş iki yarığı olan büyük ihtiyaç vardır. Düzgün Yedek Dizisi (URA) ayrıca maske 3 kayması faz olarak kullanılarak ışın tutarlılık ölçümü için kullanılabilir. teknik tam CCF sağlayabilir rağmenBu model ücretsiz değil. Daha yakın zamanlarda, Talbot etkisine dayalı interferometrik teknikler periyodik nesnelerin kendiliğinden görüntüleme özelliğini kullanarak geliştirilmiştir. Bu interferometreler kiriş enine tutarlılığı 4-9 elde etmek için ızgaranın aşağı birkaç kendini görüntüleme mesafelerde ölçülen interferogram görünürlük faydalanmak. İki ızgara sistemini kullanarak enine tutarlılık ölçümleri de 7 bildirilmektedir.
Aynı anda dikey ve yatay yönde boyunca, enine kiriş tutarlılık Haritalama ilk JP Guigay ve arkadaşları tarafından rapor edildi. 5. Dama faz 8 ızgara ile tek ve diğer: Son zamanlarda, Optik Grubu, X-ışını Bilimleri Bölümü (XSD) bilim adamları, APS ışın fazla iki yönde aynı anda iki yöntemleri kullanarak boyunca tutarlılık içte ölçmek için iki yeni teknikler bildirilmiştir dairesel faz 9 ızgara ile.
Bu yazıda kuv içindeası, ve veri analizi prosedürleri, 0 ° boyunca eş zamanlı olarak, yatay yöne göre 45 °, 90 ° ve 135 ° yön, kirişin, enine uyum elde etmek için tarif edilmiştir. Ölçümler ızgara dama π / 2 faz ile APS 1-BM beamline de gerçekleştirilmiştir. protokol bölümlerinde listelenen bu tekniğin ayrıntılarını şunlardır: Deney 1) planlaması; 2) ızgara 2-d dama fazın hazırlanması; 3) sinkrotron tesiste deneme kurulumu ve hizalama; 4) tutarlılık ölçümleri yapmak; 5) veri analizi. Buna ek olarak, temsilci sonuçlar tekniği açıklamak için verilmiştir. Bu prosedürler ızgara tasarımı asgari değişikliklerle birçok sinkrotron ışın demetleri de yapılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Şekil 5 dört yöne boyunca tahmin edilen enine tutarlılık uzunluğunu gösterir. Açıktır ki, 90 ° yönde 0 ° yönüne göre θ yüksek Karsılık sahiptir. ışın-hattı optik ızgara göreli konumda ışın uyum üzerinde önemsiz bir etkiye sahip olduğundan, ölçülen tutarlılık alanı kaynağı boyut alanı ile ters orantılıdır. Sunulan X-ışını tutarlılık ölçüm tekniği dikey yönde (bakınız Şekil 5) boyunca kendi ana ekseni i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
References
- Als-Nielsen, J., McMorrow, D. . Elements of Modern X-ray Physics. , (2011).
- Born, M., Wolf, E. . Principle of Optics. , (1999).
- Lin, J. J. A., et al. Measurement of the Spatial Coherence Function of Undulator Radiation using a Phase Mask. Phys. Rev. Lett. 90 (7), 074801 (2003).
- Cloetens, P., Guigay, J. P., De Martino, C., Baruchel, J., Schlenker, M. Fractional Talbot imaging of phase gratings with hard X-rays. Opt. Lett. 22 (14), 1059-1061 (1997).
- Guigay, J. P., et al. The partial Talbot effect and its use in measuring the coherence of synchrotron X-rays. J. Synchrotron Rad. 11, 476-482 (2004).
- Kluender, R., Masiello, F., Vaerenbergh, P. V., Härtwig, J. Measurement of the spatial coherence of synchrotron beams using the Talbot effect. Phys. Status Solidi A. 206 (8), 1842-1845 (2009).
- Pfeiffer, F., et al. Shearing Interferometer for Quantifying the Coherence of Hard X-Ray Beams. Phys. Rev. Lett. 94 (1-4), 164801 (2005).
- Marathe, S., et al. Probing transverse coherence of x-ray beam with 2-D phase grating interferometer. Opt. Express. 22 (12), 14041-14053 (2014).
- Shi, X., et al. Circular grating interferometer for mapping transverse coherence area of X-ray beams. Appl. Phys. Lett. 105 (1-6), 041116 (2014).
- Zanette, I., David, C., Rutishauser, S., Weitkamp, T. 2D grating simulation for X-ray phase-contrast and dark-field imaging with a Talbot interferometer. , 73-79 (2010).
