فناوری لیزر اشعه ایکس در حال بهبود روش های طیف سنجی برای خصوصیات مواد است

به تازگی توصیفی از رویکرد جدید به یک روش مهم اندازه گیری توسط تیمی از محققان بین المللی منتشر شده است. در روش جدید برای اولین بار از نور لیزر اشعه X برای طیف سنجی گریتی گذرا استفاده می شود.

معرفی

این تکنیک توسط یک تیم مستقر در سوئیس به رهبری کریستین سوتینا از موسسه پل شرر (PSI) و جرمی روکسل از EPFL ساخته شده است. آنها همچنین با همکاران خود در ایالات متحده و ایتالیا کار کردند.

روش جدید انجام طیف سنجی گریتینگ گذرا با لیزرهای اشعه X است. این اجازه می دهد تا دانشمندان با ضبط آنها در تفکیک پذیری در مقیاس اتمی ، فرآیندهای اتمی که فقط ثانیه ثانیه طول می کشد را کشف و مطالعه کنند.

این اولین بار است که این روش توصیف مواد با نور لیزر اشعه X امکان پذیر است. این فرکانس فوق سریع نور اشعه X است که طیف سنجی چرخشی گذرا را قادر می سازد تا فعل و انفعالات را در مقیاس اتمی با دقت ثبت کند.

اکنون ، این تکنیک را می توان برای تکمیل سایر روشهای تصویربرداری مواد که در مقیاس اتمی رزولوشن کار می کنند ، مانند نوترون غیر الاستیک و پراکندگی اشعه X.

طیف سنجی موقت گذرا

در طیف سنجی گریتی گذرا ، دو پرتوی لیزر می توانند اجسام و رویدادهای سطح اتمی را تشخیص دهند. این روش برای توصیف مواد در زمینه اندازه گیری استفاده می شود و به عنوان یک روش تحقیق غیر مخرب طبقه بندی می شود زیرا نمونه با بازرسی به هیچ وجه آسیب نمی بیند.

این دو پرتو نور وقتی با یکدیگر تعامل دارند الگوی تداخلی ایجاد می کنند. این تابعی از فیزیک موج نور است و پدیده ای مشابه با الگوهای ناشی از ملاقات دو یا چند جهت موج بر روی سطح آب است.

پرتوهای نوری لیزر هنگام تعامل با یکدیگر الگوی تداخل موقت ایجاد می کنند که به عنوان گریتینگ گذرا نیز شناخته می شود. اگرچه الگو حرکت می کند ، اما در فواصل منظم نیز تکرار می شود. این موارد مکرر از گریتینگ گذرا به عنوان هواپیماهای تالبوت نیز شناخته می شوند.

قرار دادن یک نمونه در داخل هواپیمای تالبوت که توسط دو پرتوی لیزر تداخل ایجاد شده است ، به مترولوژیست ها امکان بررسی و بررسی خصوصیات مواد آن را می دهد.

فضای بین خطوط در الگوی تداخل در نتیجه طول موج های منابع نور لیزر است که برای ایجاد الگو با یکدیگر تعامل دارند. طول موج از قسمتهای قابل مشاهده تا اشعه ماوراlet بنفش طیف نور ، فاصله های صدها نانومتری و بزرگتر بین خطوط را ایجاد می کند. در نتیجه ، ویژگی های کوچکتر از چند صد نانومتر توسط طیف سنجی توری گذرا با منابع نور لیزر معمولی قابل تشخیص نیستند.

اگر برای منابع لیزر از نوری با طول موج کوتاهتر استفاده شود ، خطوط موجود در الگوی تداخل به هم نزدیکترند. بنابراین ، استفاده از پرتوهای لیزر اشعه ایکس - به عنوان مثال - تمرکز بر تحقیق در روش های جدید طیف سنجی بوده است.

تاکنون دستیابی به طیف سنجی گریتینگ گذرا با پرتوهای لیزر اشعه X به عنوان منابع نوری امکان پذیر نبوده است. این امر به دلیل جنبه های چالش برانگیز عبور و موقعیت دو پرتو از لیزرهای پرتوی X با فرکانس بالا با دقت کافی برای تولید قابل اعتماد گریتینگ های گذرا است.

غلبه بر چالش اشعه ایکس در طیف سنجی گریتینگ گذرا

تحقیقات اخیر نشان می دهد که می توان بر این مشکلات غلبه کرد. این تیم قادر به استفاده از لیزرهای اشعه X با طول موج فقط 0.17 نانومتر برای طیف سنجی گریتی گذرا بود تا نمونه ای از ژنراته بیسموت را در مقیاس های تفکیک اتم واحد توصیف کند.

این تحقیق می تواند زمینه ساز استفاده بیشتر از طیف سنجی گریتینگ گذرا در صنعت تولید ریز تراشه ها باشد. اکنون تراشه ها دارای ویژگی های مقیاس نانو هستند که تولیدکنندگان هنوز به دنبال تحقیق و بهبود آنها هستند.

طیف سنجی گریتینگ گذرا در تفکیک پذیری های کوچک زیرا ممکن است راه های تحقیق در فیزیک کوانتوم را نیز باز کند. با این روش تجزیه و تحلیل بهتر می توان انتقال گرما در مواد نیمه رسانا و مغناطیس شدن بیت های کامپیوتر را درک کرد.