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,

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

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

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

6 Seminář PřF MU, development of the brilliance of x-ray sources:

7 Seminář PřF MU, Vlastnosti synchrotronového záření: Spektrální složení: Polarizace: Časová struktura: pulzy s periodou od několika ns do 2  s, délka pulzu ~ ns

8 Seminář PřF MU, Insertion devices – wigglery, undulátory spektrum

9 Seminář PřF MU, 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

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, Studium polovodičových nanočástic (kvantových teček) Courtesy N. Hrauda (Linz)

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

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

23 Seminář PřF MU, Lasery na volných elektronech – free-electron laser (XFEL) 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

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

25 Seminář PřF MU, A co přesné měření mřížkových parametrů? The Avogadro project The Avogadro project, see 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, 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) = ,560(12) fm

27 Seminář PřF MU, 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