Microscopia de raios X com cristais perfeitos assimétricos

Abstract

Resumo: Diferentes técnicas estão sendo testadas na tentativa de alcançar resolução espacial nanométrica em microscopia de raios x. Combinando duas difrações assimétricas sucessivas em planos de difração não coplanares é possível obter magnificação ou compressão do feixe em duas dimensões. Neste trabalho, utilizando a difração de raios x em cristais com reflexões assimétricas, foram montados dois microscópios de raios x, o primeiro com magnificação de 1O vezes e o segundo com magnificação de 256 vezes, em ambas as dimensões, com energia de 8 keV (CuKa). Utilizou-se para a magnificação de 10 vezes dois cristais assimétricos de Si(400), montados em um difratômetro duplo eixo e ângulo de incidência em relação à superfície de 5°. Para a magnificação de 256 vezes foram utilizados quatro cristais com reflexões assimétricas, o primeiro e o quarto cristal Si(311) para a magnificação na horizontal e o segundo e o terceiro cristal Si(311) para magnificação na vertical, montados em dois difratômetros de duplo eixo (um difratômetro na horizontal e outro na vertical) e com ângulo de incidência em relação à superfície de 2,88°. Duas grades de ouro com periodicidade de 125pm e 62,5pm foram utilizadas como amostra. Foram verificadas algumas deformações, devido talvez às tensões nos cristais e às ondulações das superfícies. Neste mesmo arranjo foram realizadas imagens com contraste de fase e magnificação, simultaneamente. Com um detector CCD com pixel de 25 pm, como o disponível no LORXI (1100x1200pixel) a resolução teórica é de 2,5 pm e 0,10pm, com a magnificação de lOvezes e 256vezes, respectivamente. Os resultados mostram a viabilidade deste projeto para imagens com contraste de fase e magnificação em duas dimensões, principalmente com fontes de raios x mais intensas e melhor estabilidade do sistema, cada para de cristais (1° e 4°) e (2° e 3°) montado em um mesmo difratômetro. Além disso, imagens mais resolvidas podem ser obtidas com cristais mais espessos e com alívio de tensão.

Abstract: Different techniques have being tested in the attempt of reaching nanometric space resolution in x-ray microscopy. Combining two successive asymmetric diffraction in noncoplanar diffraction plans it is possible to obtain magnification or compression of the beam in two dimensions. In this work, with the use of x-ray diffraction in asymmetric reflections crystals, two x-ray microscope were set up with magnification of 10 times and 256 times, in two dimensions, with energy of 8 keV (CuKa). For the magnification of 10 times it was usage two asymmetric reflections crystals Si (400). The set up was mounted in a double axis diffractometer and the x-ray incident angle was 5° in relation to surface. For a magnification of 256 times, four asymmetric reflections crystals were used. The first and the fourth crystal Si(311) for the horizontal magnification and the second and the third crystal Si(311) for the vertical magnification. They were set up in two double axis diffractometer (one in the horizontal position and other in the vertical position) and with the x-ray incident angle of 2.88° in relation to surface. Two gold mesh grid of 125 pm and 62.5 pm periodicity were used as sample. Some image deformations were verified due to crystals strains and a waviness of its surfaces. With this set up it was possible to make phase contrast image and magnification, simultaneously. With the CCD detector of 25 pm pixels, as available in LORXI (1100x1200 pixels), the theoretical resolution was 2.5pm and 0.10pm, with 10 times and 256 times magnification, respectively. The results show the viability of this project for phase contrast image and magnification in two dimensions, mainly with x-ray source more intense and better stability of the set up, each couple of crystals (1° and 4°) and (2° and 3°) mounted in the same diffractometer. Moreover, more resolved image can be obtained with crystals more thick and with relief of strains.