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1H Renevier CEA Grenoble DRFMC SP2M Hubert fr

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33 pages
Niveau: Supérieur, Licence, Bac+3
1H. Renevier, CEA?Grenoble/DRFMC/SP2M,  Chap VII : Quelques applications • Diffusion aux petits angles (GISAXS) • Tomographie 3D par contraste de phase • Diffraction résolue en temps • Angiographie • Absorption différentielle • Diffraction anomale en incidence rasante  Etude des propriétés structurales des nanostructures • ... Voir aussi les Highlights de l'ESRF ou de l'ILL

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Chap VII : Quelques applications
Diffusion aux petits angles (GISAXS)  Tomographie 3D par contraste de phase Diffraction résolue en temps Angiographie Absorption différentielle Diffraction anomale en incidence rasante Etude des propriétés structurales des nanostructures ...
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H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
1
éciproquespace rd  uafsi euaotrulacueiraucepé s
1/H 1/d
2
Principe
[110] (001) (111) d
1/D Q//[010]
Q//[110]
Faisceau selon <100> HhQ^ 1/hH
[100] (001) (111)
d
ier,enevH. Rieeven.Rfra.cer@-Gre CEAe/DRnoblPSM2MF/Cebtr ,uHdaF11 <onel sauceis^Qgur tisous sal rcefat  edeé ur snIofmrta>0tistiqueions stanaecidtsrep-i tntrib disns utio emrof selliatphor mla ieogolposea ev ced saf00Kîlots anisotrÅ02(gM/)01(O5@)0tiarlecux sEAg: g oferincattle SA gnamllecS dinenc IngziraG)111( settecge de lnobleImaC/AEG-er,.D FRCM eudalt .  GnaReSIG()SXAr-X  sya
Diffusion aux petits angles en incidence rasante Grazing Incidence Small Angle Scattering of X-rays (GISAXS)
z
kikf aiyaf
Vue de côté
   Q=kfki 2Qx=cosfcos2f−cosi Qy=2cosfsin2fQz=2sinfsini
x
y
Κf z kix Vue de dessus
1Å– E~12.4 keV ai=af/2 ~ 0.2°, 2Κf=1°
Qx= - 0.011 nm-1 dx=580nm Qy nm= 1.1-1 dy=5.7nm Qz nm= 0.66-1 dz=9.5nm
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
3
 4 m~à d oiedssPa 10-lHV~ntieféred fiapegpàmoga efes anesgnLiarmb 8-01 5 ~rabm 01noitf udcsia0uaentFe desdée nifi )eFmmH( datnsem (V.2 m.05 )´ 0nollitnaruetinoMffdii-ntchnÉiousSategm no audhcmén siXS iGISA de trnêene e BFaisceaufocalsivéreitacelemtnauceisFasélicafolacitrevuhStnemerapitterde
Cellules de dépôt UHV
1 m ~
Caractéristiques du faisceau • Taille : 0.5(H)x0.2(V)mm au niveau de l ’échantillon • Divergence : 2 10-5(H) x 4 10-6(V)
VUE DE DESSUS
CCDUHV Q// Fenêtre Puits Ta de Be
ur Itu s
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
VUE DE FACE 0.8 m V
CCD
Q^
D324
Croissanceàtempérature ambiante d’Ag/MgO(100)
GISAXSin situ, selon <110> avec diffusion par des facettes (111)  Nucléation-croissance-coalescence-percolation
1 Å
2 Å
3 Å
5 Å
7 Å
10 Å
16 Å
20 Å
24 Å
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
30 Å
42 Å
50 Å
66 Å
82 Å
100 Å
5
igesTiffr ded luspl] sgearesnoitca011{ nol
[112]
Q//
[110] [112]
2xK1
Q^
>1 −&nm
∗ϑ=
 nm
Croissance auto-organisée de Co/Au(111)
trique
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Q//
 type ~2tracéediuqil epy 6tdee drorésD0]11[ Co@0.2Å300K
Analyse quantitative des données de GISAXS pour des plans de nano-objets
Intensité diffusée :
Intensité 22ϑ/d Facteur de forme 1
3
Fonction dinterférence
4
5
Dq 0 0 1 2 Q// Deux voies d’analyse • ajustement direct de l’intensité expérimentale : découplage interférence - facteur de forme • approximation de Guinier (rayon de giration) : système non corrélés
dI  dq, q≃〈∥F2〉×Sq
Le facteur de forme : une sorte de TF de la forme de la particule diffusante   FWBAq//, ki, kfD
S(q) = Fonction d’interférence: TF de la fonction de corrélation de paire
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
7
a'd etsartnoCei)arhpdiogn(raptiobsor
Tomography 3D
8
Contraste de phase
La très bonne cohérence spatiale du faisceau de RX issu d'éléments d'insertion, permet d'obtenir avec un montage simple un contraste de phase
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
Réf : Observation of microstructure and damage in materials by phase sensitive radiography ansd tomography. P. Cloetens et al., J. Appl. Phys. 81 (1997), 5878
Cohérence spatiale (transverse) :ls=2DS Où Κest l'angle sous lequel est vu la source depuis la position du centre diffuseur : plus la taille de la source est petite et D grand, meilleure est la longueur de cohérence (ls= 100mm sur ID19, ESRF). La variationΒde la différence de phase en P, due au déplacementS de la source : =2S2 sin2SS12 P
S
a
Κ
S2
détecteur
sourceéchantillon Il y a interférence non «brouillée» en P siΒ<< 2ϑsoitl a >> s (cohérence spatiale)
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
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Cohérence temporelle :E/E oul/l 
Au cours de la traversée de l'échantillon (l'onde «plane» se propageant selon l'axe Oz), la modulation de phase du faisceau est donnée par : 2t0ℜ [nz]dz=02t0 =00 ℜ [n]=1−=1N2Ar02jAjZjfj
[nz1]zd
Où Β0correspond au même trajet dans le vide,Βest proportionnelleàla masse par unitéde volume de la région traversée.
 Le contraste résulte de l'interférence des ondes réfractées entre elles et avec le faisceau transmis non perturbé
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
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Pour une distance D (échantillon-détecteur) telle que : r= D≪a(a : taille de l'échantillon) le mode de détection est dit «détection de bord» : les bords (plus mince) produisent un «saut» de phase et apparaissent sur la figure d'interférence. L'image sur le détecteur ressembleà celle de l'objet. Au contraire, lorsque r >> a, l'image est une figure de diffraction de Fraunhofer (diffractionàl'infini). Entre ces 2 limites on obtient des images holographiques,à partir desquelles l'image de l'objet est reconstruite.
machoire d'araignée
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
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