La medición de haz de rayos X coherencia a lo largo de múltiples direcciones Usando 2-D del tablero de damas rejilla de fase
Summary
El procedimiento de protocolo de medición y análisis de los datos se dan para la obtención de la coherencia transversal de una fuente de rayos X de sincrotrón de radiación a lo largo de cuatro direcciones simultáneamente usando una sola fase de tablero de ajedrez 2-D rejilla. Esta sencilla técnica se puede aplicar para la caracterización de la coherencia transversal completa de fuentes de rayos X y la óptica de rayos-X.
Abstract
Un procedimiento para una técnica para medir la coherencia transversal de fuentes de rayos X de radiación de sincrotrón utilizando una sola fase se informó interferómetro rejilla. Las mediciones fueron demostrados en el 1-BM flexión línea de luz imán de la Fuente Avanzada de Fotones (APS) en el Laboratorio Nacional de Argonne (ANL). Mediante el uso de un tablero de ajedrez 2-D π / 2 por desplazamiento de fase rallado, longitudes de coherencia transversales se obtuvieron a lo largo de las direcciones vertical y horizontal, así como a lo largo de los 45 ° y 135 ° direcciones a la dirección horizontal. Siguiendo los detalles técnicos especificados en este documento, interferogramas se midieron en diferentes posiciones aguas abajo de la rejilla de fase a lo largo de la dirección de propagación del haz. valores de visibilidad de cada interferograma se extrajeron de análisis de picos armónicos en su imagen transformada de Fourier. En consecuencia, la longitud de coherencia a lo largo de cada dirección se puede extraer de la evolución de la visibilidad como una función de la rejilla-a-DETECtor distancia. La medición simultánea de la coherencia longitudes en cuatro direcciones ayudaron a identificar la forma elíptica de la zona de coherencia de la fuente de rayos X en forma de Gauss. La técnica informado para la caracterización de la coherencia de múltiples dirección es importante para la selección del tamaño apropiado de la muestra y la orientación, así como para la corrección de los efectos de coherencia parciales en experimentos de coherencia de dispersión. Esta técnica también se puede aplicar para evaluar la coherencia preservar las capacidades de la óptica de rayos X.
Introduction
Los rayos X dura la radiación sincrotrón de tercera generación, tales como el APS en ANL, Lemont, IL, EE.UU. (http://www.aps.anl.gov), han tenido enormes repercusiones sobre el desarrollo de las ciencias de rayos X . Una fuente de radiación sincrotrón genera un espectro de radiaciones electromagnéticas, desde el infrarrojo hasta longitudes de onda de rayos X, cuando las partículas cargadas, tales como electrones, están hechos para moverse cerca de la velocidad de la luz en una órbita circular. Estas fuentes tienen propiedades muy únicas, tales como alto brillo, estructura de temporización de impulsos y pico-segundos, y gran coherencia espacial y temporal. Haz de rayos X coherencia espacial es un parámetro importante de la tercera y cuarta generación de fuentes de sincrotrón y el número de experimentos que hacen uso de esta propiedad ha aumentado dramáticamente en las últimas dos décadas 1. Las futuras actualizaciones de estas fuentes, tales como la red planificada acromático Multi-doble (MBA) para el anillo de almacenamiento de APS, aumentarán drásticamente el flujo coherente de haz (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). El haz de rayos X se puede ajustar utilizando un monocromador de cristal para lograr una mayor coherencia temporal. La coherencia transversal de las fuentes de sincrotrón es significativamente mayor que la de las fuentes de rayos X de laboratorio con base a causa de la emitancia de haz de electrones de baja y de larga distancia de propagación desde la fuente hasta la estación experimental.
Normalmente, experimento de doble agujero de alfiler o de la doble rendija de Young se utiliza para medir la coherencia espacial del haz a través de la inspección de la visibilidad de las franjas de interferencia 2. Para obtener la función de coherencia complejo completo (CCF), las mediciones sistemáticas son necesarios con las dos ranuras colocadas en diferentes posiciones con diferentes separaciones, lo que es, sobre todo para los rayos X duros, incómodos y poco prácticos. Uniformemente redundante (URA) también se puede utilizar para la medición de la coherencia del haz empleando como una máscara de desplazamiento de fase 3. Aunque la técnica puede proporcionar el marco para la cooperación completa, No está libre de modelo. Más recientemente, las técnicas de interferometría basados en el efecto Talbot fueron desarrolladas utilizando la propiedad de auto-formación de imágenes de objetos periódicas. Estos interferómetros hacen uso de la visibilidad interferograma medido a unos distancias auto-imagen aguas abajo de la rejilla para la obtención de la viga transversal coherencia 4-9. Las mediciones de coherencia transversal utilizando dos sistemas de rejilla también se reportaron 7.
Mapeo de la coherencia viga transversal, simultáneamente a lo largo direcciones vertical y horizontal se informó por primera vez por JP Guigay et al. 5. Recientemente, los científicos en el Grupo de Óptica de la División de Ciencias de rayos X (XSD), de APS han reportado dos nuevas técnicas para medir la viga atraviesa la coherencia a lo largo de más de dos direcciones simultáneamente utilizando dos métodos: uno con rejilla de una fase de tablero de ajedrez 8, y el otro con rejilla una fase circular 9.
En este artículo el measurprocedimientos ement y análisis de datos se describen para la obtención de la coherencia transversal de la viga a lo largo del 0 °, 45 °, 90 °, y 135 ° direcciones respecto a la dirección horizontal, de forma simultánea. Las mediciones se llevaron a cabo en la línea de luz 1-BM de APS con un tablero de ajedrez π fase / 2 de rejilla. Los detalles de esta técnica aparece en las secciones de protocolo incluyen: 1) la planificación del experimento; 2) preparación de la fase de tablero de ajedrez 2-d rejilla; 3) Montaje del ensayo y la alineación en la instalación de sincrotrón; 4) la realización de mediciones de coherencia; 5) Análisis de datos. Además, los resultados representativos se muestran para ilustrar la técnica. Estos procedimientos se pueden llevar a cabo en muchas líneas de luz de sincrotrón con cambios mínimos en el diseño de rejilla.
Protocol
Representative Results
Discussion
La Figura 5 muestra la longitud de coherencia transversal estimado a lo largo de las cuatro direcciones. Claramente, la dirección 90 ° tiene mayor ξ θ en comparación con 0 ° dirección. Desde la óptica de la línea de luz tiene un efecto insignificante en la coherencia del haz en la ubicación relativa de rejilla, el área de la coherencia medida es inversamente proporcional al área de tamaño de fuente. La técnica de haz de rayos X de medición coherencia presentado los map…
Declarações
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
Referências
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