nanoprobe de raios-X - X-ray nanoprobe

O nanoprobe raios-X dura no Centro de Materiais em nanoescala (CNM), Argonne National Lab avançado o estado da arte, proporcionando um raio-X beamline microscopia duro com a mais alta resolução espacial no mundo. Prevê fluorescência, de difracção, e imagiologia de transmissão com os raios X dura a uma resolução espacial de 30 nm ou melhor. Um dedicado fonte, linha de luz e óptica formam a base para esses recursos. Este instrumento único não é única chave para as áreas de pesquisa específicas da CNM; ele também será um utilitário geral, à disposição da comunidade mais ampla nanociência em estudar nanomateriais e nanoestruturas, particularmente para estruturas incorporadas.

A combinação de difração, a fluorescência, e a transmissão de contraste em uma única ferramenta fornece capacidades de caracterização únicas para nanoscience. Micropilares raios-X duros corrente com base em Fresnel placa de zona óptica demonstraram uma resolução espacial de 150 nm com uma energia do fotão de 8-10 keV. Com os avanços na fabricação de placa de zona óptica, acoplada com um design otimizado linha de luz, a meta de desempenho é uma resolução espacial de 30 nm. A nanossonda cobre a gama espectral de 3-30 keV, e a distância de trabalho entre a óptica de focagem e a amostra são tipicamente na gama de 10-20 mm.

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Modos de operação

Transmissão . Neste modo, qualquer atenuação ou fase de deslocamento do feixe de raios-X para a amostra pode ser medido. Contraste absorção pode ser utilizado para mapear a densidade da amostra. Constituintes elementares particulares podem ser localizados usando medições em cada lado de uma borda de absorção para dar uma imagem de diferença específica do elemento com sensibilidade moderada. Imagiologia de contraste de fase pode ser sensível a estrutura interna, mesmo quando a absorção é baixa e pode ser aumentada por meio do ajuste da energia de raios-X.

Difração . Ao medir os raios-X difractados a partir da amostra, pode-se obter informação estrutural local, tal como fase cristalográfica , tensão, e textura, com uma precisão de 100 vezes mais elevada do que com o padrão de difracção de electrões .

Fluorescência . Induzida por fluorescência de raios X revela a distribuição espacial dos elementos individuais em uma amostra. Uma vez que uma sonda de raios-X oferece 1.000 vezes maior sensibilidade do que as sondas de electrões, a técnica de fluorescência é uma ferramenta poderosa para a análise de elementos traço quantitativo, importante para a compreensão de propriedades do material tais como as partículas da segunda fase, defeitos, e a segregação interfacial.

Espectroscopia . No modo de espectroscopia, a energia do feixe de raios-X primário é passada ao longo da borda de absorção de um elemento, fornecendo informações relativas ao seu estado químico ( XANES ) ou o seu ambiente local ( EXAFS ), que permite o estudo de amostras desordenadas.

Polarização . Ambos os raios-X e linearmente polarizada circularmente estará disponível. Contraste devido à polarização é de valor inestimável para distinguir sinais de fluorescência e de difracção e imagiologia estrutura de domínio magnético, usando técnicas tais como linear e dicroísmo circular e de difracção magnético.

Tomografia . Na tomografia de raios-X, um desses modos é combinado com a rotação da amostra para produzir uma série de imagens bidimensionais de projecção, para ser utilizado para reconstruir a estrutura tridimensional interna da amostra. Isto será particularmente importante para observar a morfologia de nanoestruturas complexas.

Em resumo, um nanossonda de raios-X rígido proporciona vantagens, como sendo não-invasiva e quantitativa, requerendo a preparação da amostra mínima, dando resolução espacial sub-óptico, que tem a capacidade de penetrar no interior de uma amostra e estudar a sua estrutura interna, e ter maior capacidade para estudar processos in situ. Outra distinção importante a partir de sondas de partículas carregadas é que os raios-X não interagem com os campos eléctricos ou magnéticos aplicados, o que é uma vantagem para os estudos in-campo. O desenho da linha de luz nanoprobe visa preservar estas vantagens potenciais.

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