2-D 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 X 선 빔 일관성의 측정
Summary
측정 프로토콜 및 데이터 분석 과정은 동시에 격자 한 2-D 바둑판 위상을 사용하여 네 개의 방향을 따라 방사광 X 선원의 횡 일관성을 얻기 위해 주어진다. 이 간단한 기술은 X 선 소스와 X 선 광학 완전한 횡 간섭 특성화에 대해 적용될 수있다.
Abstract
기술하는 절차 격자 간섭계가보고 한 위상을 사용하여 방사광 X 선 소스의 횡 간섭을 측정한다. 측정은 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)의 고급 광자 소스 (APS) (ANL)의 1-BM 굽힘 자석 빔라인에서 시연되었다. 2-D 바둑판 π / 2 위상 – 시프트 격자를 사용함으로써, 간섭 가로 길이는 수직 및 수평 방향을 따라서뿐만 아니라, 수평 방향으로 45 °, 135 ° 방향에 따라 얻었다. 이 문서에서 규정 된 기술 내용에 따라, 간섭 무늬가 빔 전파 방향을 따라 격자상의 하류 상이한 위치에서 측정 하였다. 각 간섭의 가시성 값은 그 푸리에 변환 된 이미지의 고조파 피크를 분석에서 추출 하였다. 결과적으로, 각각의 방향을 따른가 간섭 성 길이의 함수로서 가시 진화로부터 추출 될 수있는 격자 간 detec토르 거리. 간섭의 동시 측정은 네 방향 가우스 형 X 선 소스의 간섭 영역의 타원 형상을 식별 길이 도왔다. 여러 방향 간섭 특성화보고 기술은 적절한 샘플 크기 및 방향을 선택뿐만 아니라, 간섭 성 산란 실험 부분 간섭 효과를 보정하는 것이 중요하다. 이 기술은 X 선 광학 간섭 보존 능력을 평가하기 위해 적용될 수있다.
Introduction
이러한 ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov)의 APS와 같은 제 3 세대 하드 X 선 싱크로트론 방사선 소스는, X 선 과학의 발전에 엄청난 영향이 있었다 . 싱크로트론 방사원은 전자와 같은 대전 입자는, 원형 궤도에 빛의 속도 가까이 이동하게되는 X 선 파장에서 적외선, 전자기파의 스펙트럼을 생성한다. 이 소스는 높은 밝기, 펄스 및 피코 초 타이밍 구조, 대형 공간 및 시간 일관성과 같은 매우 독특한 특성을 갖는다. X 선 빔의 공간 코히 런스는 삼사 싱크로트론 소스의 중요한 파라미터와이 속성의 사용이 급격히 지난 20 일 동안 증가하게 실험의 수이다. 같은 APS 저장 링에 대한 계획 멀티 밴드 achromat (MBA) 격자 이러한 소스의 미래 업그레이드, 극적으로 빔 일관된 플럭스 (HTTP를 증가: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). 상기 X 선 빔은 높은 시간적 일관성을 달성하기 위해 결정 단색화 장치를 사용하여 조정될 수있다. 싱크로트론 소스의 가로 간섭 때문에 실험 역 소스로부터 저 전자 빔 이미 턴스와 긴 전파 거리의 실험 기반 X 선 소스보다 훨씬 높다.
일반적으로 영의 핀홀 더블 더블 슬릿 실험 간섭 줄무늬 (2)의 시인성의 검사를 통해 상기 빔의 공간적 간섭을 측정하기 위해 사용된다. 전체 복합 결맞음 기능 (CCF)을 얻었다 체계적인 측정은 특히 번거롭고 실용적 하드 X 선을 위해, 각종의 분리와 다른 위치에 배치 된 두 개의 슬릿이 필요하다. 균일 중복 배열 (URA)는 또한 마스크 (3)을 위상 시프트으로 이용하여 광 간섭 측정을 위해 사용될 수있다. 이 기술은 전체 CCF를 제공 할 수 있지만그것은 모델 무료로하지 않습니다. 최근 탈봇 효과에 기초하여 간섭 기술은 객체의주기 자체 결상 속성을 사용하여 개발 하였다. 이 간섭계는 빔 폭 일관성 4-9 얻는 격자의 약간 하류 자기 촬상 거리에서 측정 된 간섭 무늬의 시인성을 사용한다. 이 격자 시스템을 사용하여 가로 일관성의 측정은 7보고됩니다.
동시에, 수직 및 수평 방향을 따라 가로 빔 간섭을 맵핑 제 JP Guigay 등에 의해보고되었다. 5. 바둑판 상 8 그레이팅 하나, 다른 : 최근에, 광학 그룹 X 선 과학부 (XSD)의 과학자들은 APS의 빔을 둘 이상의 방향으로 동시에 두 가지 방법에 따라 간섭을 트랜스 측정 개의 새로운 기술을보고 순환 단계 9 그레이팅.
이 용지를 지표 성과에장담 데이터 분석 과정은, 0 ° 따라 동시에 수평 방향에 대하여 45 °, 90 °, 135 ° 방향, 빔 폭 일관성을 얻기 위해 기술된다. 측정은 격자 바둑판 π / 2 위상 APS의 1-BM 빔라인에서 수행 하였다. 프로토콜 섹션에 나와있는이 기술의 세부 사항은 다음과 같습니다 : 실험 1) 계획; 2) 2D 격자 바둑판 단계의 제조; 3) 싱크로트론 시설에서 실험 설정 및 정렬; 4) 간섭 측정을 수행하는 단계; 5) 데이터 분석. 또한, 대표적인 결과는 방법을 설명하기 위해 도시된다. 이러한 절차는 격자 설계에 대한 최소의 변경으로 많은 싱크로트론 빔라인에서 수행 될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
그림 5는 네 방향을 따라 추정 가로 간섭 길이를 보여줍니다. 분명히, 90 ° 방향은 0 ° 방향에 비해 θ 높은 ξ 있습니다. 빔라인 광학 격자의 상대 위치의 빔 간섭에 무시할만한 효과를 갖기 때문에, 상기 측정 된 간섭 영역은 소스 영역의 크기에 반비례한다. 제시된 X 선 빔의 간섭 측정 기술은 수직 방향 (참조,도 5)을 따라 장축을 갖는 타원으로서 도?…
Offenlegungen
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
Referenzen
- 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).
