14,857 research outputs found
Double-sided fresnel zone plates as high performance optics in X-ray microscopy
No full textX-ray microscopy describes a range of analytical techniques, specialized for the characterization of organic and inorganic samples using high energy photons. It takes advantage of the high penetration depth, high resolution and chemical sensitivity of X-rays and allows for the study of extended samples in their native environment without extensive sample preparation. Many of these experimental methods employ diffractive X-ray optics, like Fresnel zone plate lenses to obtain high spatial resolution or the better utilization of the incoming flux. Since improving the efficiency of zone plates can increase the throughput, quality and resolution of measurements, there is a constant demand for high efficiency and high resolution X-ray optics.
Stacking is an established concept for extending the capabilities of zone plate optics. By stacking two zone plates in each other's optical near field, they act as a single zone plate with combined optical transmission profile, that would be infeasible to make as a single optical element. Yet the existing implementations of stacking suffer from issues regarding complexity and stability.
This work presents the development of an alternative solution to conventional zone plate stacking, that circumvents most of its drawbacks. By patterning two zone plates on the front and back sides of a membrane, double-sided zone plates can deliver the advantages of stacked zone plates as inherently monolithic, single-chip optical elements.
Double-sided blazed zone plates with two complementary binary zone plates on the two sides of the membrane were produced to provide an effective four level transmission profile. This allowed to bypass the fundamental limitations of binary zone plates by providing up to 54.7% diffraction efficiency at 6.2 keV while having 200 nm smallest half-pitch and a reasonable working distance.
For high resolution zone plates, structure height is the main limiting factor. Therefore by patterning two identical zone plates on the two sides of the membrane, one can double the effective structure height. This provided us with a significant gain in focusing efficiency at high photon energies, as we have successfully measured 9.9% focusing efficiency at 9 keV with 30 nm smallest half-pitch, while preserving diffraction limited optical performance.
Stacking two complementary zone plates for multiplying their spatial frequencies opens the possibility for ultra-high resolution zone plate optics. We have successfully produced and tested interlaced zone plate optics down to 7 nm smallest half-pitch while still maintaining practical aperture sizes.
This thesis is a comprehensive summary of the work performed for the fabrication and characterization of the high performance zone plates representing each concept and provides possible examples for their future use
3D ultrastructural organization of whole Chlamydomonas reinhardtii cells studied by nanoscale soft x-ray tomography
No full textThe complex architecture of their structural elements and compartments is a hallmark of eukaryotic cells. The creation of high resolution models of whole cells has been limited by the relatively low resolution of conventional light microscopes and the requirement for ultrathin sections in transmission electron microscopy. We used soft x-ray tomography to study the 3D ultrastructural organization of whole cells of the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii at unprecedented spatial resolution. Intact frozen hydrated cells were imaged using the natural x-ray absorption contrast of the sample without any staining. We applied different fiducial-based and fiducial-less alignment procedures for the 3D reconstructions. The reconstructed 3D volumes of the cells show features down to 30 nm in size. The whole cell tomograms reveal ultrastructural details such as nuclear envelope membranes, thylakoids, basal apparatus, and flagellar microtubule doublets. In addition, the x-ray tomograms provide quantitative data from the cell architecture. Therefore, nanoscale soft x-ray tomography is a new valuable tool for numerous qualitative and quantitative applications in plant cell biology
In-situ Analysis of Laminated Composite Materials by X-ray Micro-Computed Tomography and Digital Volume Correlation
No full textThe complex mechanical behaviour of composite materials, due to internal heterogeneity and multi-layered composition impose deeper studies. This paper presents an experimental investigation technique to perform volume kinematic measurements in composite materials. The association of X-ray micro-computed tomography acquisitions and Digital Volume Correlation (DVC) technique allows the measurement of displacements and deformations in the whole volume of composite specimen. To elaborate the latter, composite fibres and epoxy resin are associated with metallic particles to create contrast during X-ray acquisition.
A specific in situ loading device is presented for three-point bending tests, which enables the visualization of transverse shear effects in composite structures
X-ray analysis of organic structures, par S. C. Nyburg, 1961
No full textLe Bihan Marie-Thérèse. X-ray analysis of organic structures, par S. C. Nyburg, 1961. In: Bulletin de la Société française de Minéralogie et de Cristallographie, volume 84, 4, 1961. p. 415
Characterization of defect structures in nanocrystalline materials by X-ray line profile analysis
No full textX-ray line profile analysis is a powerful alternative tool for determining dislocation densities, dislocation type, crystallite and subgrain size and size-distributions, and planar defects, especially the frequency of twin boundaries and stacking faults. The method is especially useful in the case of submicron grain size or nanocrystalline materials, where X-ray line broadening is a well pronounced effect, and the observation of defects with very large density is often not easy by transmission electron microscopy. The fundamentals of X-ray line broadening are summarized in terms of the different qualitative breadth methods, and the more sophisticated and more quantitative whole pattern fitting procedures. The efficiency and practical use of X-ray line profile analysis is shown by discussing its applications to metallic, ceramic, diamond-like and polymer nanomaterials
Programma di ray-tracing nel magnetoplasma ionosferico
No full textIl pacchetto applicativo “IONORT” per il calcolo del ray-tracing può essere utilizzato dagli utenti che impiegano il sistema operativo Windows. È un programma la cui interfaccia grafica con l’utente è realizzata in MATLAB. In realtà, il programma lancia un eseguibile che integra il sistema d’equazioni differenziali scritto in linguaggio Fortran e ne importa l’output nel programma MATLAB, il quale genera i grafici e altre informazioni sul raggio.
A completamento di questa premessa va detto che questo pacchetto, nella sua parte computazionale, è figlio di un programma di Jones e Stephenson del 1975, dal titolo “A versatile three-dimensional ray-tracing computer program for radio waves in the ionosphere”, il quale a sua volta si rifaceva principalmente a un programma di ray-tracing di Dudziak (1961) e di altri ricercatori quali Croft and Gregory (1963), ecc.. Pertanto, come tutti i recenti programmi di ray- tracing, questo è un programma fatto di programmi e non si può non menzionare qui la prima applicazione numerica di ray-tracing di Haeselgrove (1955). Attualmente questi programmi sono stati ottimizzati e adattati alle applicazioni dei radar oltre l’orizzonte - Over The Horizon, OTH – [Coleman, 1998][Nickish, 2008] sfruttando le potenzialità di potenti computer e periferiche per la presentazione e l’utilizzo real-time nel problema delle coordinate registration CR.
In ultimo, si precisa che tutti i parametri di input, output e le modalità d’uso del pacchetto applicativo sviluppato saranno forniti nel manuale utente allegato al CD.Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – via di Vigna Murata 605, I-00143 Roma, ItaliaPublishedope
Programma di ray-tracing nel magnetoplasma ionosferico
No full textIl pacchetto applicativo “IONORT” per il calcolo del ray-tracing può essere utilizzato dagli utenti che impiegano il sistema operativo Windows. È un programma la cui interfaccia grafica con l’utente è realizzata in MATLAB. In realtà, il programma lancia un eseguibile che integra il sistema d’equazioni differenziali scritto in linguaggio Fortran e ne importa l’output nel programma MATLAB, il quale genera i grafici e altre informazioni sul raggio.
A completamento di questa premessa va detto che questo pacchetto, nella sua parte computazionale, è figlio di un programma di Jones e Stephenson del 1975, dal titolo “A versatile three-dimensional ray-tracing computer program for radio waves in the ionosphere”, il quale a sua volta si rifaceva principalmente a un programma di ray-tracing di Dudziak (1961) e di altri ricercatori quali Croft and Gregory (1963), ecc.. Pertanto, come tutti i recenti programmi di ray- tracing, questo è un programma fatto di programmi e non si può non menzionare qui la prima applicazione numerica di ray-tracing di Haeselgrove (1955). Attualmente questi programmi sono stati ottimizzati e adattati alle applicazioni dei radar oltre l’orizzonte - Over The Horizon, OTH – [Coleman, 1998][Nickish, 2008] sfruttando le potenzialità di potenti computer e periferiche per la presentazione e l’utilizzo real-time nel problema delle coordinate registration CR.
In ultimo, si precisa che tutti i parametri di input, output e le modalità d’uso del pacchetto applicativo sviluppato saranno forniti nel manuale utente allegato al CD.Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – via di Vigna Murata 605, I-00143 Roma, ItaliaPublishedope
IL RAY-TRACING NELLA IONOSFERA
No full textIl pacchetto applicativo “IONORT” per il calcolo del ray-tracing può essere utilizzato dagli utenti che impiegano il sistema operativo Windows. È un programma la cui interfaccia grafica con l’utente è realizzata in MATLAB. In realtà, il programma lancia un eseguibile che integra il sistema d’equazioni differenziali scritto in linguaggio Fortran e ne importa l’output nel programma MATLAB, il quale genera i grafici e altre informazioni sul raggio. A completamento di questa premessa va detto che questo pacchetto, nella sua parte computazionale, è figlio di un programma di Jones e Stephenson del 1975, dal titolo “A versatile three-dimensional ray-tracing computer program for radio waves in the ionosphere”, il quale a sua volta si rifaceva principalmente a un programma di ray-tracing di Dudziak (1961) e di altri ricercatori quali Croft and Gregory (1963), ecc.. Pertanto, come tutti i recenti programmi di ray- tracing, questo è un programma fatto di programmi e non si può non menzionare qui la prima applicazione numerica di ray-tracing di Haeselgrove (1955). Attualmente questi programmi sono stati ottimizzati e adattati alle applicazioni dei radar oltre l’orizzonte - Over The Horizon, OTH – [Coleman, 1998][Nickish, 2008] sfruttando le potenzialità di potenti computer e periferiche per la presentazione e l’utilizzo real-time nel problema delle coordinate registration CR. In ultimo, si precisa che tutti i parametri di input, output e le modalità d’uso del pacchetto applicativo sviluppato saranno forniti nel manuale utente allegato al CD.UnpublishedIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – Sezione di Geomagnetismo, Aeronomia e Geofisica Ambientale (Roma 2) - via di Vigna Murata 605, I-00143 Roma, Italia.3.9. Fisica della magnetosfera, ionosfera e meteorologia spazialeope
IL RAY-TRACING NELLA IONOSFERA
No full textIl pacchetto applicativo “IONORT” per il calcolo del ray-tracing può essere utilizzato dagli utenti che impiegano il sistema operativo Windows. È un programma la cui interfaccia grafica con l’utente è realizzata in MATLAB. In realtà, il programma lancia un eseguibile che integra il sistema d’equazioni differenziali scritto in linguaggio Fortran e ne importa l’output nel programma MATLAB, il quale genera i grafici e altre informazioni sul raggio. A completamento di questa premessa va detto che questo pacchetto, nella sua parte computazionale, è figlio di un programma di Jones e Stephenson del 1975, dal titolo “A versatile three-dimensional ray-tracing computer program for radio waves in the ionosphere”, il quale a sua volta si rifaceva principalmente a un programma di ray-tracing di Dudziak (1961) e di altri ricercatori quali Croft and Gregory (1963), ecc.. Pertanto, come tutti i recenti programmi di ray- tracing, questo è un programma fatto di programmi e non si può non menzionare qui la prima applicazione numerica di ray-tracing di Haeselgrove (1955). Attualmente questi programmi sono stati ottimizzati e adattati alle applicazioni dei radar oltre l’orizzonte - Over The Horizon, OTH – [Coleman, 1998][Nickish, 2008] sfruttando le potenzialità di potenti computer e periferiche per la presentazione e l’utilizzo real-time nel problema delle coordinate registration CR. In ultimo, si precisa che tutti i parametri di input, output e le modalità d’uso del pacchetto applicativo sviluppato saranno forniti nel manuale utente allegato al CD.UnpublishedIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – Sezione di Geomagnetismo, Aeronomia e Geofisica Ambientale (Roma 2) - via di Vigna Murata 605, I-00143 Roma, Italia.3.9. Fisica della magnetosfera, ionosfera e meteorologia spazialeope
Recommended from our members
Enhanced colour encoding of materials discrimination information for multiple view dual-energy x-ray imaging
No full textThis thesis reports an investigation into dual-energy X-ray discrimination techniques. These techniques are designed to provide colour-coded materials discrimination information in a sequence of perspective images exhibiting sequential parallax. The methods developed are combined with a novel 3D imaging technique employing depth from motion or kinetic depth effect (KDE). This technique when applied to X-ray images is termed KDEX imaging and was developed previously by the university team for luggage screening applications at security checkpoints. A primary motivation for this research is that the dual-energy X-ray techniques, which are routinely incorporated into ‘standard’ 2D luggage scanners, provide relatively crude materials discrimination information. In this work it was critical that robust materials discrimination and colour encoding process was implemented as the sequential parallax exhibited by the KDEX imagery may introduce colour changes, due to the different X-ray beam paths associated with each perspective image. Any introduction of ‘colour noise’ into the resultant image sequences could affect the perception of depth and hinder the ongoing assessment of the potential utility of the dual-energy KDEX technique. Two dual-energy discrimination methods have been developed, termed K-II and W-E respectively. Employing the total amount of attenuation measured at each energy level and the weight fraction of layered structures, a combination of the K-II and the W-E techniques enables the computation and extraction of a target objects’ effective atomic number (Zeff) and its surface density (ρS) in the presence of masking layers
- …
