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.

1. calendario dell&#39;esperimento <ol><li> Identificare la linea di luce di sincrotrone. Contatto scienziato linea di luce per trovare l&#39;adeguatezza dell&#39;esperimento a quella linea di luce. NOTA: esperimenti riportati in questo manoscritto sono stati eseguiti presso la linea di luce 1-BM-B, che è dedicato a ottica e rilevatori di prova, sotto XSD di APS. </li><li> Presentare una proposta utente e la richiesta di tempo del fascio. </li><li> Definire i dettagli dell&#39;esperimento con lo scienziato linea di luce e specificare gli strumenti necessari, tra cui stadi motorizzati per la griglia e rilevatore di allineamento, rilevatore a 2 dimensioni (CCD o CMOS), lunga fase di traduzione che coprono le distanze meno e più lontane necessari tra il rivelatore e il reticolo di fase. </li><li> Preparare per il tempo fascio seguendo le istruzioni fornite nel sito in questione. Completare i corsi di formazione sulla sicurezza e necessaria forma sperimentale di valutazione della sicurezza. </li></ol> 2. Preparazione del 2-D scacchiera Phase Grata <ol><li> Determinare il periodo del reticolo, p, che è legato al periodo del pattern interferogramma, p θ, insieme diverso trasversale θ angolo di direzione. I valori di visibilità, V θ (d), della interferogramma insieme diverso angolo θ oscillano in funzione della distanza reticolo-to-rivelatore, d. Per un 2-D a scacchiera π / 2 reticolo di fase, V θ (d) picchi a distanza, <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> con n = 1, 2, 3 ... e λ la lunghezza d&#39;onda del fotone. Il modello interferogramma ha un periodo caratteristico p θ = p / √2 lungo la direzione diagonale dei blocchi quadrati e un periodo di p θ = p / 2 lungo il bordo dei blocchi quadrati. La scelta di p si basa quindi sulla seguentecriteri. </li><li> Assicurarsi che almeno alcuni V θ (d) i picchi sono all&#39;interno della più grande distanza di reticolo-to-detector, o il limite di spazio della stazione sperimentale, d max. Per soddisfare d n, θ &lt;d max, ne consegue <img alt="Equazione 2" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> Per n = 5, d max = 1 m, λ = 0,06,888 mila nm (18 keV), dà p θ &lt;3.9 micron. </li><li> All&#39;interno d max, assicurarsi che l&#39;altezza del picco V θ (d) alla massima distanza d n, θ è meno di un fattore γ di quella del primo V θ (d) picco a d 1, θ per avere un preciso gaussiana raccordo funzione di decadimento. Quindi, γ = V θ, n (d) /V θ, 1 (d), che è il rapporto tra il n ° di picco visibilità al primo picco. Per una sorgente di raggi X dopo la distribuzione di intensità Gaussiana con la lunghezza di coerenza, ξ θ, il periodo di una / 2 π fase reticolo esigenze per soddisfare <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> per esempio, con γ = 10%, ξ θ = 5 micrometri e parametri sopra, dà p θ&gt; 2.4 micron. </li><li> Assicurarsi che il periodo del reticolo interferogramma, p θ, è alcune volte più grande della risoluzione spaziale del rivelatore scegliendo i sistemi di rivelazione corretti. </li><li> Determinare lo spessore, T, del reticolo richiesta per uno sfasamento di, φ, alla lunghezza d&#39;onda dei raggi X fotoni, λ, utilizzando <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> dove δè l&#39;indice decremento di rifrazione del materiale sfasamento. Ad esempio, il decremento indice di rifrazione per Au è 9,7 × 10 -6 per il 18 keV. Lo spessore Au per φ = π / 2 reticolo di fase è quindi da 1,8 micron. </li><li> Realizzare il reticolo di fase da elettrodeposizione Au in uno stampo di polimero modellato su un nitruro di silicio (Si 3 N 4) finestra. NOTA: La procedura per la preparazione di nitruro di silicio (Si 3 N 4) substrato finestra e fabbricazione della struttura reticolo sono presentati di seguito. <ol><li> Preparare il substrato prima rilasciando membrana Si 3 N 4 per formare la finestra trasparente ai raggi X. </li><li> Acquisire silicio wafer (Si) con ridotte sollecitazioni (&lt;250 MPa) Si 3 N 4 depositati su entrambi i lati del wafer da un fornitore. </li><li> Caricare il wafer in un sistema di deposizione sputtering magnetron depositare Cr e Au agire come base elettroplaccatura. </li><li> Deposito 5 nm di Cr °it 30 nm di Au su un lato del wafer, seguendo le indicazioni del produttore. NOTA: I processi di deposizione dal produttore del sistema includerà informazioni quali velocità di deposizione. </li><li> Scaricare wafer da strumento di deposizione. Utilizzare il lato del wafer depositato presso Cr e Au per grattugiare fabbricazione. </li><li> Determinare la dimensione totale del reticolo e quindi progettare una maschera di fotolitografia per membrane modello leggermente più grande. Utilizzare il disegno di acquisire una maschera di fotolitografia con l&#39;acquisto da un venditore o di fabbricare la maschera di fotolitografia. </li><li> Spin uno spesso strato 3 micron di photoresist sul retro del wafer dove non c&#39;è rivestimento Cr e Au. Esporre resist con uno strumento di litografia UV per 20 secondi utilizzando la maschera fotolitografica progettato. Sviluppare l&#39;esposto resistere in soluzione acquosa di sviluppo alcalina per 30 sec poi sciacquare con acqua deionizzata e asciugare con scorre N 2. </li><li> Caricare il wafer in un attacco con ioni reattivi (RIE) strumento wesimo modellata fotosensibile di fronte alla camera. Utilizzare CF 4 plasma per incidere le seguenti Si 3 N 4 istruzioni utensili esposti. </li><li> Evacuare la camera di attacco e di ingresso ricetta etch in strumento RIE. Eseguire la ricetta fino al 3 N 4 strati Si è inciso completamente e lo strato di Si viene esposto nel modello. </li><li> Etch il Si esposta sul retro del wafer immergendo in una soluzione di KOH 30% riscaldato a 80 ° C per circa 8 ore. velocità di attacco è di circa 75 micron / ora utilizzando la ricetta indicata. </li><li> Dopo Si etch è finito, sciacquare con acqua deionizzata e asciugare con scorre N 2. Il campione è pronto per grattugiare fabbricazione. </li></ol></li><li> Realizzare lo stampo elettrodeposizione per la fase di reticolo utilizzando la seguente procedura. <ol><li> Progettare la scacchiera modello griglia quadrata e compensare modello polarizzazione riducendo le dimensioni esposta modello quadrato da 100-250 nm. Include un&gt; 50 micron di larghezza cornice intorno al grating modello per la conferma dello spessore più avanti nel processo. </li><li> Caricare il campione in una centrifuga resistono coater e deposito poli (metilmetacrilato) (PMMA) positivo resistono soluzione sul lato reticolo del campione. Eseguire lo spin coater resistere a formare un 2 a 3,5 micron resistere a film spesso a seconda dello spessore reticolo finale desiderato. NOTA: le curve di Spin con informazioni sulla velocità di centrifuga contro spessore del film sono forniti dal fornitore della soluzione PMMA o possono essere determinati empiricamente. </li><li> Caricare il wafer in un sistema di litografia a fascio elettronico 100 keV. </li><li> Calibrare strumento per l&#39;esposizione con una grande corrente di esposizione superiore a 10 nA. </li><li> Esporre il PMMA resistere utilizzando uno strumento di litografia e-beam 100 keV per creare il modello di reticolo, dove le aree esposte saranno rimosse nella fase di sviluppo. Utilizzare un intervallo di dose di esposizione di 1,100-1,250 uC / cm 2 a seconda dello spessore di resistere. </li><li> Scaricare il campione dallo strumento. </li><li> Sviluppare l&#39;esposto resisteresommergendo in 7: 3 (in volume) di alcool isopropilico (IPA): soluzione di acqua deionizzata per 30-40 sec con agitando leggermente. Risciacquare con IPA, e poi asciugare con scorre N 2. Assicurarsi che il PMMA è stato completamente sviluppato, cercando in area esposta con un microscopio ottico. </li><li> Caricare il campione in uno strumento RIE con pattern PMMA affacciata alla camera. </li><li> Evacuare la camera di attacco e di ingresso descum ricetta etch in strumento RIE. Il processo descum è un breve (&lt;30 sec) O etch base 2 plasma per rimuovere ogni residuo di PMMA dall&#39;area reticolo esposta. </li></ol></li><li> Termina il reticolo Au dalla elettrodeposizione nello stampo fabbricato utilizzando la seguente procedura. <ol><li> Assicurarsi che lo spessore dello stampo galvanizzazione mediante la scansione di sonda di un profilometro attraverso la cornice inclusa per la conferma dello spessore. </li><li> Immergere il campione nella soluzione elettrolitica Au-solfito riscaldata a 40 ° C. La configurazione elettroplaccatura è composto da un bicchiere riempito con l&#39;elesoluzione ctroplating, una corrente costante di alimentazione DC e una maglia anodo Pt. </li><li> Determinare l&#39;area di placcatura del campione calcolando l&#39;Au esposto nel modello esposto, quindi calcolare corrente per la densità di corrente desiderato, che è la variabile principale utilizzato per impostare la velocità di deposizione. </li><li> Calcola il tempo per raggiungere la placcatura spessore reticolo desiderato utilizzando il tasso di placcatura determinata dalla densità di corrente applicata. </li><li> Accendere l&#39;alimentatore CC per applicare la corrente determinato sul campione, che funge da catodo, e la piastra per circa la metà del tempo totale di placcatura. </li><li> Misurare lo spessore di placcatura con lo stesso metodo utilizzato nella fase 2.8.1. </li><li> Accendere l&#39;alimentazione DC per placcare Au nello stampo PMMA e placcano allo spessore reticolo desiderato, tenendo conto dell&#39;altezza placcato misurata al punto 2.8.6. </li></ol></li><li> Rimuovere lo stampo di polimero utilizzando un solvente riscaldato immergendo il campione. Poi ispezionare con una Optical microscopio e un microscopio elettronico a scansione (SEM) per confermare passo reticolare, ciclo di lavoro, e lo spessore reticolo. NOTA: Avere due reticoli di fase scacchiera 2-D (uno per l&#39;esperimento e uno di riserva) pronto, qualche giorno prima dell&#39;inizio dell&#39;esperimento. </li></ol> 3. dell&#39;esperimento e allineamento presso l&#39;impianto di sincrotrone <ol><li> Richiesta scienziato linea di luce per impostare l&#39;energia del fascio di raggi X o lunghezza d&#39;onda al valore desiderato che corrisponde al reticolo di fase. Solitamente usata energie dei raggi X alla linea di luce APS 1-BM sono comprese tra 6 e 28 keV. In questo caso, regolare l&#39;energia del fotone a 18 keV. </li><li> Selezionare la lente obiettivo desiderato per il sistema rivelatore. Qui, utilizzare un rivelatore CCD CoolSnap HQ2 con 1.392 × 1.040 pixel di imaging di 6,45 × 6,45 micron 2 dimensione dei pixel. Per risolvere la figura di interferenza più piccolo, utilizzare un piano di CE Neofluar 10 × obiettivo. La dimensione dei pixel effettiva del sistema di rilevazione tra cui l&#39;ingrandimentoeffetto di obiettivo microscopica è quindi 0,64 micron. La risoluzione spaziale stimato è di circa 2 micron, che è principalmente dovuta alla funzione punto diffusione del sistema rivelatore. </li><li> Per impostare grezzo focalizzazione del sistema di rilevazione, posizionare lo scintillatore (lutezio-ittrio oxyorthosilicate, spessore 150 micron) a &#39;distanza di lavoro&#39; dalla lente (~ 5,2 millimetri per il sistema utilizzato). In un primo momento, impostare la messa a fuoco in luce ambiente attraverso il monitoraggio delle immagini acquisite in &#39;modo continuo&#39; come la posizione scintillatore viene regolata utilizzando un pico-motore. </li><li> Spostare il sensore 2-D nel fascio di raggi X, utilizzando stadi verticali e orizzontali allineare il centro del rivelatore al centro del fascio. </li><li> Collocare un &#39;campione della fase&#39;, per esempio un pezzo di polistirolo, il fascio di raggi X. Eseguire la messa a fuoco micrometrica del sistema rivelatore osservando il modello di dispersione dal campione fase e regolando la posizione scintillatore fino alla massima nitidezza. </li> &lt;/ Ol&gt; 4. Esecuzione di coerenza Misure <ol><li> Posizionare la scacchiera 2-D reticolo nel fascio di raggi X in cui la coerenza del fascio deve essere misurata. In questo caso è a 34 metri dalla sorgente magnete piegatura. </li><li> Regolare il piano della fase scacchiera 2-D reticolo ad essere perpendicolare alla direzione di propagazione del fascio di raggi X. </li><li> Centrare la grata al fascio di raggi X utilizzando le fasi motorizzate e guardando le immagini acquisite in modalità continua rivelatore. </li><li> Ruotare il reticolo intorno radiografia direzione di propagazione del fascio (y) in modo che la direzione diagonale della scacchiera si trova lungo la direzione del fascio trasversale desiderata. In questo caso, allineare le direzioni diagonali della scacchiera (indicazioni di misurazione preferiti) nelle direzioni orizzontale e verticale della trave. Fine tune le rotazioni reticolo intorno agli altri due assi (X e Z) per garantire la sua perpendicolarità con i raggi Xfascio, che si ottiene massimizzando i periodi interferogramma in entrambe le direzioni orizzontale e verticale. </li><li> Spostare il sistema rivelatore più vicino fisicamente possibile il reticolo di fase lungo la direzione di propagazione del fascio. In questo studio, usare una distanza di 43 mm. </li><li> Calcolare il periodo più piccolo del modello di interferenza. Il / 2 scacchiera π reticolo con periodo p = 4.8 micron genererà una figura di interferenza con p θ = 3.4 micron e p θ = 2.4 micron (periodo più piccolo) lungo la diagonale e le direzioni non diagonali della scacchiera, rispettivamente. Stimare il numero di punti dati necessari in-tra V θ (d) di picco posizioni data dall&#39;equazione (1) per ottenere una curva regolare. </li><li> Selezionare il tempo di esposizione appropriato per ogni interferogramma, quattro secondi in questo caso. </li><li> Interferogrammi record con il tempo stessa esposizione (ad esempio, 4 sec) adiverse distanze reticolo-to-rilevatore. Scegliere il tempo di esposizione in base al livello di intensità del fascio. A partire dalla distanza minima reticolo-to-detector (43 mm), spostare il rilevatore a valle della radiografia per piccoli intervalli (10 mm determinato in base al punto 4.6) e registrare un interferogramma in ogni posizione del rivelatore fino a che il massimo possibile grating- to-rivelatore distanza (750 mm). </li><li> Acquisire immagini dark-telaio con lo stesso tempo di esposizione (4 sec) ma spegnere il fascio di raggi X e mantenere tutte le altre condizioni sperimentali stesso. </li></ol> Analisi 5. I dati NOTA: Non ci sono attualmente software standard disponibili per l&#39;analisi dei dati. <ol><li> Utilizzando il programma di elaborazione delle immagini selezionato, leggere l&#39;immagine scura-frame (s) e l&#39;immagine dei dati in. Correggere l&#39;immagine di dati sottraendo l&#39;immagine dark-telaio (media). </li><li> Trasformata di Fourier al buio-frame immagine corretta, che produce picchi armonici visibili in orizzontale (52; = 0 °), verticale (θ = 90 °) e θ = 45 ° e θ = 135 ° direzioni. </li><li> Ritagliare l&#39;immagine 0 ° ordine armonico centrato al fine di picco 0 °. La lunghezza e la larghezza dell&#39;immagine uguale alla distanza tra 0 ° e 1 ° picchi ordine lungo le direzioni orizzontale e verticale, rispettivamente. Analogamente, ottenere 1 ° Ordine immagini armoniche della stessa lunghezza e larghezza lungo la direzione trasversale di interesse. </li><li> Trasformata inversa di Fourier (IFT) le immagini armoniche ritagliate. Rapporto tra la media delle ampiezze dell&#39;immagine IFT dal 1 ° ordine immagine armonica lungo qualsiasi direzione trasversale a quella dell&#39;immagine IFT dall&#39;immagine armonica 0 ° ordine spedisce la visibilità lungo quella direzione. Si noti che questo processo è valido se esistono pochi componenti ad alta frequenza nel interferogramma misurato. In caso contrario, si può usare il corrispondenti armoniche intensità dei picchi della trasformata di Fourier immagini dal punto 5.4, invece. A causa della divergenza del fascio, le posizioni di picco armoniche cambieranno gradualmente a differenti distanze reticolo-to-detector. Pertanto, una correzione p &#39;θ ad ogni distanza o è necessario un processo di ricerca di picco. </li><li> Ripetere il passaggio 5,1-5,4 per tutte le immagini misurati a distanze diverse reticolo-to-rivelatore e salvare il valore di visibilità di ogni immagine. </li><li> Tracciare la θ visibilità V (d) in funzione della distanza reticolo-to-rivelatore. Identificare i punti dati a V θ (d) i picchi. Si noti che la curva di pieno stata misurata solo per meglio individuare le posizioni di picco data dall&#39;equazione (1). Selezionare manualmente punti dati picco così come i punti di dati adiacenti su entrambi i lati di ogni picco. </li><li> Disegnare funzione di raccordo gaussiana per i punti dati selezionati. Estrarre la deviazione standard, σ θ, di The gaussiano funzione di raccordo. </li><li> Ottenere la lunghezza di coerenza trasversale, ξ θ, utilizzando <img alt="Equazione 5" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq5.jpg" /></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

La Figura 5 mostra la lunghezza stimata coerenza trasversale secondo quattro direzioni. Chiaramente, la direzione 90 ° ha una maggiore ξ θ rispetto a 0 ° direzione. Poiché la linea di luce ottica ha un effetto trascurabile sulla coerenza fascio nella posizione relativa reticolo, la zona coerenza misurata è inversamente proporzionale all&#39;area dimensioni sorgente. La tecnica di misura coerenza fascio di raggi X presentato Mappe questa precisione che può essere visualizzata c...

I raggi X duri sorgenti di radiazione di sincrotrone di terza generazione, come ad esempio l&#39;APS a ANL, Lemont, IL, USA (http://www.aps.anl.gov), hanno avuto un enorme impatto sullo sviluppo delle scienze a raggi X . Una sorgente di radiazione di sincrotrone genera uno spettro di radiazioni elettromagnetiche, dall&#39;infrarosso lunghezze d&#39;onda dei raggi X, quando particelle cariche, come gli elettroni, sono fatti per spostare vicino alla velocità della luce in un&#39;orbita circolare. Queste fonti hanno proprietà molto uniche come alta luminosità, struttura temporale pulsato e pico-secondo, e grande coerenza spaziale e temporale. Fascio di raggi X coerenza spaziale è un importante parametro di terza e quarta generazione sincrotrone e il numero di esperimenti che si avvale della struttura è drammaticamente aumentata negli ultimi due decenni 1. I futuri aggiornamenti di queste fonti, come ad esempio il reticolo previsto Achromat Multi-bend (MBA) per l&#39;anello di accumulazione APS, aumenteranno drammaticamente il flusso coerente del fascio (http: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). Il fascio di raggi X può essere regolato utilizzando un cristallo monocromatore per ottenere una maggiore coerenza temporale. La coerenza trasversale del sincrotrone è significativamente superiore a quella di laboratorio sulla base sorgenti di raggi X a causa della emittanza fascio elettronico a bassa e lunga distanza di propagazione dalla sorgente alla stazione sperimentale. Normalmente, di Young esperimento della doppia pinhole o doppia fenditura è usato per misurare la coerenza spaziale del fascio attraverso l&#39;ispezione della visibilità delle frange di interferenza 2. Per ottenere la funzione Coherence Complex completa (CCF), misurazioni sistematiche sono necessarie con le due fessure poste a differenti posizioni con varie separazioni, che è, in particolare per raggi X duri, ingombranti e poco pratici. Uniformemente Redundant Array (URA) può anche essere utilizzato per la misura del fascio coerenza impiegando come sfasamento maschera 3. Sebbene la tecnica può fornire la piena CCF, Non è privo di modello. Più di recente, le tecniche interferometriche basate sull&#39;effetto Talbot sono stati sviluppati utilizzando la proprietà di auto-formazione immagine di oggetti periodici. Questi interferometri utilizzano la visibilità interferogramma misurato a pochi distanze angolo di imaging a valle della griglia per ottenere la trave trasversale coerenza 4-9. Misure di coerenza trasversale utilizzando due sistema reticolo è anche riferito 7. Mappatura la coerenza trave trasversale, contemporaneamente lungo direzioni orizzontale e verticale è stata riportata da JP Guigay et al. 5. Recentemente, gli scienziati del Gruppo Ottica, Divisione Scienze raggi X (XSD), di APS hanno riportato due nuove tecniche per misurare fascio trasversali che la coerenza lungo più di due direzioni contemporaneamente utilizzando due metodi: uno con una fase scacchiera reticolo di 8, e l&#39;altra con griglia una fase di circolare 9. In questo lavoro il measurprocedure ement e di analisi dei dati sono descritti per ottenere la coerenza trasversale del fascio lungo la 0 °, 45 °, 90 °, e 135 ° direzioni rispetto alla direzione orizzontale, simultaneamente. Le misurazioni sono state effettuate presso la linea di luce 1-BM di APS con una scacchiera π fase / 2 grata. I dettagli di questa tecnica elencato in sezioni protocollo comprendono: 1) pianificazione dell&#39;esperimento; 2) Preparazione della 2-D Fase scacchiera reticolo; 3) l&#39;installazione e l&#39;allineamento esperimento presso l&#39;impianto di sincrotrone; 4) l&#39;esecuzione di misure di coerenza; 5) l&#39;analisi dei dati. Inoltre, i risultati rappresentativi sono mostrati per illustrare la tecnica. Queste procedure possono essere eseguite in molte linee di luce di sincrotrone con modifiche minime sul disegno reticolo.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B bending magnet X-ray source</td><td>Advanced photon Source/ Argonne National Lab</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/&quot;&gt;http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>LYSO Scintillator</td><td>Proteus Inc</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.apace-science.com/proteus/lyso.htm#top&quot;&gt;http://www.apace-science.com/proteus/lyso.htm#top&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Coolsnap HQ2 CCD detector</td><td>Photometrics</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php&quot;&gt;http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>ATC 2000 UHV sputtering deposition system</td><td>AJA International Inc</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.ajaint.com/systems_atc.htm&quot;&gt;http://www.ajaint.com/systems_atc.htm&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>MICROPOSIT S1800 photoresist</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 351 developer</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA/BA6 lithography system</td><td>SUSS MicroTec</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html&quot;&gt;http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Spin coater WS-400-6NPPB</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE&quot;&gt;http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>JBX-9300FS electron beam lithography system</td><td>JEOL</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx&quot;&gt;http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>CS-1701 RIE system</td><td>Nordson March</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx&quot;&gt;http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Techni Gold 25E</td><td>Technic</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry&quot;&gt;http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Dektak-8 surface profiler</td><td>Bruker</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://brukersupport.com/ProductDetail/1136&quot;&gt;http://brukersupport.com/ProductDetail/1136&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>MICROPOSIT 1165 remover</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measurement of x-ray beam coherence along multiple directions using 2-d checkerboard phase grating

Una procedura per una tecnica per misurare la coerenza trasversale della radiazione di sincrotrone sorgenti di raggi X utilizzando una singola fase è riportato interferometro a reticolo. Le misurazioni sono state dimostrate al 1-BM piegatura magnete linea di luce della Advanced Photon Source (APS) presso Argonne National Laboratory (ANL). Utilizzando un 2-D scacchiera π / 2 sfasamento grattugiatura, lunghezze di coerenza trasversali sono stati ottenuti lungo le direzioni verticale e orizzontale come pure lungo i 45 ° e 135 ° indicazioni per la direzione orizzontale. In seguito i dettagli tecnici specificati in questo documento, interferogrammi sono stati misurati in diverse posizioni a valle della fase di reticolo lungo la direzione di propagazione del fascio. valori visibilità di ogni interferogramma sono stati estratti da analizzare picchi armonici nella sua immagine trasformata di Fourier. Di conseguenza, la lunghezza di coerenza lungo ogni direzione può essere estratto dalla evoluzione della visibilità in funzione del reticolo-to-DATECtor distanza. La misurazione simultanea di coerenza lunghezze in quattro direzioni contribuito a individuare la forma ellittica della zona coerenza della sorgente di raggi X a forma gaussiana. La tecnica riportata per multiple direzione caratterizzazione coerenza è importante per la scelta della dimensione adeguata del campione e l&#39;orientamento e per correggere gli effetti coerenza parziale in esperimenti di scattering coerenza. Questa tecnica può essere applicata anche per valutare le capacità di coerenza conservazione di ottica a raggi X.

Mentre i risultati sperimentali e di simulazione dettagliati potrebbe essere trovato altrove 8, questa sezione solo spettacoli selezionati risultati per illustrare le procedure di misurazione e di analisi dei dati di cui sopra. Figura 1 rappresenta la configurazione dell&#39;esperimento presso l&#39;APS 1-BM-B linea di luce. La dimensione del fascio è definita da una feritoia 1 × 1 mm 2 posto a monte della doppia cristallo monocromatore (DCM) e 25 m dalla sorgente magnete piegatu...

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Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

La procedura protocollo di misura e l&#39;analisi dei dati sono dati per ottenere la coerenza trasversale di una sorgente di raggi X radiazione di sincrotrone quattro direzioni contemporaneamente utilizzando una singola fase scacchiera 2-D reticolo. Questa semplice tecnica può essere applicata per la completa coerenza caratterizzazione trasversale di sorgenti di raggi X e ottica a raggi X.

Misura di raggi X a fascio coerenza lungo molteplici direzioni Utilizzando 2-D scacchiera reticolo di fase

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

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Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, spin-flip scattering) is described, using experiments on GaMnAs as a prototype III-Mn-V system.&#160; Spectrally-resolved and time-resolved experimental configurations are described, including the use of zero-background autocorrelation techniques for pulse optimization.&#160; The etching process used to prepare GaMnAs samples for four-wave mixing experiments is also highlighted.&#160; The high temporal resolution of this technique, afforded by the use of short (20 fsec) optical pulses, permits the rapid spin-flip scattering process in this system to be studied directly in the time domain, providing new insight into the strong exchange coupling responsible for carrier-mediated ferromagnetism.&#160; We also show that spectral resolution of the four-wave mixing signal allows one to extract clear signatures of (s,p)-d hybridization in this system, unlike linear spectroscopy techniques.&#160;&#160; This increased sensitivity is due to the nonlinearity of the technique, which suppresses defect-related contributions to the optical response. This method may be used to measure the time scale for coherence decay (tied to the fastest scattering processes) in a wide variety of semiconductor systems of interest for next generation electronics and optoelectronics.

The technique of femtosecond four-wave mixing is described, including spectrally-resolved and time-resolved configurations. We illustrate the utility of this technique for the investigation of crucial physical properties in the III-V diluted magnetic semiconductors, afforded by its nonlinearity and high temporal resolution.

Misurazione della coerenza Decay in GaMnAs Uso femtosecondi four-wave mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

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Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Sintesi controllata e fluorescenza di monitoraggio altamente uniforme Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgel

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Chimica

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

Misura di interferenza quantistica in una fonte di silicio Anello Resonator Photon

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

Generazione e controllo coerente di pettini di frequenza pulsata Quantum

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Highly Resolved Intravital Striped-illumination Microscopy of Germinal Centers

Monitoring cellular communication by intravital deep-tissue multi-photon microscopy is the key for understanding the fate of immune cells within thick tissue samples and organs in health and disease. By controlling the scanning pattern in multi-photon microscopy and applying appropriate numerical algorithms, we developed a striped-illumination approach, which enabled us to achieve 3-fold better axial resolution and improved signal-to-noise ratio, i.e. contrast, in more than 100 &#181;m tissue depth within highly scattering tissue of lymphoid organs as compared to standard multi-photon microscopy. The acquisition speed as well as photobleaching and photodamage effects were similar to standard photo-multiplier-based technique, whereas the imaging depth was slightly lower due to the use of field detectors. By using the striped-illumination approach, we are able to observe the dynamics of immune complex deposits on secondary follicular dendritic cells &#8211; on the level of a few protein molecules in germinal centers.

High-resolution intravital imaging with enhanced contrast up to 120 &#181;m depth in lymph nodes of adult mice is achieved by spatially modulating the excitation pattern of a multi-focal two-photon microscope. In 100 &#181;m depth we measured resolutions of 487 nm (lateral) and 551 nm (axial), thus circumventing scattering and diffraction limits.

Altamente Risolto intravitale Striped-illuminazione Microscopia dei Centri Germinal

Monitoring cellular communication by intravital deep-tissue multi-photon microscopy is the key for understanding the fate of immune cells within thick ...

Immunologia e infezioni

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser radiation. The method is based on the coherent sum of two uniform waves, previously encoded into a phase-only spatial light modulator (SLM) by spatial multiplexing of their phases. Here, the interference process is carried out by spatial filtering of light frequencies at the Fourier plane of certain imaging system. The correct implementation of this method allows arbitrary phase and amplitude information to be retrieved at the output of the optical system.
It is an on-axis, rather than off-axis encoding technique, with a direct processing algorithm (not an iterative loop), and free from coherent noise (speckle). The complex field can be exactly retrieved at the output of the optical system, except for some loss of resolution due to the frequency filtering process. The main limitation of the method might come from the inability to operate at frequency rates higher than the refresh rate of the SLM. Applications include, but are not limited to, linear and non-linear microscopy, beam shaping, or laser micro-processing of material surfaces.

We show how to encode the complex field of laser beams by using a single phase element. A common-path interferometer is employed to mix the phase information displayed into a phase-only spatial light modulator to finally retrieve the desired complex field pattern at the output of an optical imaging system.

Modellare l'ampiezza e la fase dei fasci Laser utilizzando un modulatore di luce spaziale sola fase

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...

X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is employed simultaneously with other techniques within a multi-modal X-ray microscopy approach. An example is given herein combining XBIC with X-ray fluorescence to enable point-by-point correlations of the electrical performance with chemical composition. For the highest signal-to-noise ratio in XBIC measurements, lock-in amplification plays a crucial role. By this approach, the X-ray beam is modulated by an optical chopper upstream of the sample. The modulated X-ray beam induced electrical signal is amplified and demodulated to the chopper frequency using a lock-in amplifier. By optimizing low-pass filter settings, modulation frequency, and amplification amplitudes, noise can efficiently be suppressed for the extraction of a clear XBIC signal. A similar setup can be used to measure the X-ray beam induced voltage (XBIV). Beyond standard XBIC/XBIV measurements, XBIC can be measured with bias light or bias voltage applied such that outdoor working conditions of solar cells can be reproduced during in-situ and operando measurements. Ultimately, the multi-modal and multi-dimensional evaluation of electronic devices at the nanoscale enables new insights into the complex dependencies between composition, structure, and performance, which is an important step towards solving the materials&#39; paradigm.

A setup for X-ray beam induced current measurements at synchrotron beamlines is described. It unveils the nanoscale performance of solar cells and extends the suite of techniques for multi-modal X-ray microscopy. From wiring to signal-to-noise optimization, it is shown how to perform state-of-the-art XBIC measurements at a hard X-ray microprobe.

Misurazioni della corrente indotta a raggi X per la microscopia a raggi X multimodale delle celle solari

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by local enhancement of electric field intensity that strengthens light-matter interactions, enabling applications such as surface-enhanced Raman scattering (SERS) and surface plasmon enhanced sensing. In the presence of magneto-optically active materials, the local field enhancement gives rise to anomalous magneto-optical activity. Typically, the confined modes of a given photonic crystal depend strongly on the wavelength and incidence angle of the incident electromagnetic radiation. Thus, spectral and angular-resolved measurements are needed to fully identify them as well as to establish their relationship with the magneto-optical activity of the crystal. In this article, we describe how to use a Fourier-plane (back focal plane) microscope to characterize magneto-optically active samples. As a model system, here we use a plasmonic grating built out of magneto-optically active Au/Co/Au multilayer. In the experiments, we apply a magnetic field on the grating in situ and measure its reciprocal space response, obtaining the magneto-optical response of the grating over a range of wavelengths and incident angles. This information enables us to build a complete map of the plasmonic band structure of the grating and the angle and wavelength dependent magneto-optical activity. These two images allow us to pinpoint the effect that the plasmon resonances have on the magneto-optical response of the grating. The relatively small magnitude of magneto-optical effects requires a careful treatment of the acquired optical signals. To this end, an image processing protocol for obtaining magneto-optical response from the acquired raw data is laid out.

Photonic band structure enables understanding how confined electromagnetic modes propagate within a photonic crystal. In photonic crystals that incorporate magnetic elements, such confined and resonant optical modes are accompanied by enhanced and modified magneto-optical activity. We describe a measurement procedure to extract the magneto-optical band structure by Fourier space microscopy.

Caratterizzazione magneto-ottica spectrale e sistemata con angolo di nanostrutture fotoniche

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

Caratterizzazione degli array ottici integrati sin sin su una stazione di test su scala Wafer

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...