Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH ELEKTRONŮ RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH ELEKTRONŮ RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH."— Transkript prezentace:

1 RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH ELEKTRONŮ RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH ELEKTRONŮ Václav Holý Univerzita Karlova v Praze a CEITEC Brno 1Seminář PřF MU, 20. 9. 2013

2 2 Několik osobních vzpomínek na začátek 1971-1974  Ústav fyzikální metalurgie ČSAV, Brno Pěstování krystalů Al rekrystalizací žíháním po deformaci (RNDr. R. Fiedler, CSc.)

3 Seminář PřF MU, 20. 9. 20133 Langova projekční rtg topografie s cílem určení hustot a Burgersových vektorů dislokací v monokrystalech Al Schéma metody Takhle nějak to vypadalo (mikrofokusní rtg zdroj firmy Rigaku)

4 Seminář PřF MU, 20. 9. 20134 Takhle nějak vypadaly topogramy B. Nøst and E. Nest, Acta Metall. 17, 13 (1969).

5 Seminář PřF MU, 20. 9. 2013 5 Zdroje rtg záření Crookesova trubice Coolidgeova trubice Rtg lampa s rotační anodou en.wikipedia.org Synchrotron 3. generace (ESRF) www.esrf.eu

6 Seminář PřF MU, 20. 9. 20136 development of the brilliance of x-ray sources: www.esrf.eu

7 Seminář PřF MU, 20. 9. 20137 Vlastnosti synchrotronového záření: Spektrální složení: Polarizace: Časová struktura: pulzy s periodou od několika ns do 2  s, délka pulzu ~ ns http://xdb.lbl.gov/

8 Seminář PřF MU, 20. 9. 20138 Insertion devices – wigglery, undulátory spektrum www.esrf.eu

9 Seminář PřF MU, 20. 9. 20139 Synchrotron není jen obrovská rtg lampa !! Výjimečné vlastnosti rtg záření  výjimečné experimentální metody Příklad: ESRF beamtime allocation: Rozeberme podrobněji dvě oblasti použití: 1.Některé rtg zobrazovací metody 2.Studium polovodičových nanočástic www.esrf.eu

10 Microtomography using Synchrotron Radiation High flux, monochromatic and parallel beam Rotation from 0 to 180 °, ~ 1000 radiographs (  total exposure time at the ESRF ~ 10 minutes) Courtesy J. Härtwig

11 From 2D to 3D: Tomographic Reconstruction Sample absorption 10 mm Courtesy J. Härtwig

12 Osteoporosis disease Human Vertebra Samples 33 years63 years 1mm Images (512) 3, voxel size=6.7 µm, 55 years Courtesy J. Härtwig

13 If screen is very close  absorption image ESRF delivers a partially coherent beam - in the sense of: Young’s double slit experiment s - size of the source D - distance source-sample a - slit separation - wavelength of the radiation transversal coherence length d c : d c = D /2s For X-rays usually d c < 1  m (D = 1m, s  1 mm, = 1Å,  d c = 0.05  m) For visible light ( = 500 nm)  d c = 250  m For ID19, at the ESRF: D = 150 m, s  25  m  d c  250  m If screen is “far” and if a < d c  interference pattern intensity l L source D a Courtesy J. Härtwig

14 Young’s double slit experiment, but with phase object If screen is very close  “absorption” image constant intensity If screen is “far” and if a < d c  interference pattern s a D source zero absorption Courtesy J. Härtwig

15 Absorption D = 0.3 cm Propagation = 0.7 Å 200 µm D = 19 cm D = 83 cm inner layer polystyrene thickness 30 µm outer layer parylene thickness 15 µm 850 µm Polymer sphere with two layers P. Cloetens/ESRF

16 edge detection no access to phase, only to border access to phase, if recorded at different distances versus holography (Fresnel diffraction) deformed image of whole object D  a 2 / D = 310 cm P. Cloetens/ESRF = 0.7 Å 50 µm each edge imaged independently D < a 2 / D = 15 cm

17 Phase Retrieval: Polystyrene Foam non-absorbing foam 4 images recorded E = 18 keV D D = 0.21 mD = 0.51 mD = 0.90 m D = 0.03 m 50  m Images at 4 distances Reconstructed phase map 50  m Peter Cloetens (ESRF) Courtesy J. Härtwig

18 Seminář PřF MU, 20. 9. 201318 Studium polovodičových nanočástic (kvantových teček) Courtesy N. Hrauda (Linz)

19 Seminář PřF MU, 20. 9. 201319 Example: GeSi free standing quantum dots on Si MBE growth, JKU Linz (Z. Zhong, G. Bauer, F. Schaeffler) ID10B@ESRF, J. Stangl, A. Hesse a “brute-force” approach courtesy of J. Stangl, Linz

20 Seminář PřF MU, 20. 9. 2013 20 Nanobeams Nanobeams  resolution in real space (diffraction limit!!)  coherent irradiation (phase retrieval) A. Biermanns et al., J. Appl. Cryst. 45, 239–244 (2012) GaAs nanowires on Si real-space map reciprocal-space maps

21 Seminář PřF MU, 20. 9. 201321 FET transistor on a single Ge/Si quantum dot Sketch of a FET transistor fabricated on a single dot Synchrotron measurement – focused nanobeam irradiates a single dot

22 Seminář PřF MU, 20. 9. 201322 measurement simulation N. Hrauda et al., Nano Letters 11, 2875 (2011)

23 Seminář PřF MU, 20. 9. 201323 Lasery na volných elektronech – free-electron laser (XFEL) http://www.xfel.eu XFEL Hamburg: délka 3.4 km, délka urychlovače 2.1 km, peak brilliance 5x10 33 ph/s/mm 2 /mrad 2 /0.1%BW, peak length <100 fs, wavelength 0.05 – 6 nm, commissioning 2015 www.xfel.eu

24 Seminář PřF MU, 20. 9. 201324 Nová fyzika: například difrakce na jediné makromolekule (odpadá nutnost krystalizace) Studium rychlých chemických reakcí in-situ v reálném čase www.xfel.eu

25 Seminář PřF MU, 20. 9. 201325 A co přesné měření mřížkových parametrů? The Avogadro project The Avogadro project, see http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt3/fb-32/ag-324.html among othershttp://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt3/fb-32/ag-324.html Koule z isotopicky čistého Si 28, přesnost obrobení lepší než 1  m.

26 Seminář PřF MU, 20. 9. 201326 Lattice-parameter comparatorLLL x-ray interferometer P. Becker, History and progress in the accurate determination of the Avogadro constant, Rep. Prog. Phys. 64, 1945 (2001). d (220) = 192 015,560(12) fm

27 Seminář PřF MU, 20. 9. 201327 Experimentální metody se neuvěřitelně rozvíjejí … Pořád si klademe tytéž otázky … Ptát se po smyslu asi nepatří do fyziky … Nicméně „…je to dobrodružství jako na moři uzamykati se v laboratoři…“ (V. Nezval, Edison (1927)) DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST Experimentálních zařízení a jejich provoz jsou však příliš nákladné – velmi drahé hračky pro pár vyvolených (80 mil. EUR ročně jsou provozní náklady ESRF)...


Stáhnout ppt "RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH ELEKTRONŮ RENTGENOVÁ KRYSTALOGRAFIE V ÉŘE SYNCHROTRONOVÝCH ZDROJŮ A LASERŮ VOLNÝCH."

Podobné prezentace


Reklamy Google