1H Renevier CEA Grenoble DRFMC SP2M Hubert fr

Hubert Renevier

Description

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

• fentes d 


• informations statistiques sur la rugosité de surface


• tion  2d


• cea?grenoble image de l'espace réciproque


• dé tec

Sujets

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Informations

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Extrait

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 lesHighlightsde l'ESRF ou de l'ILL

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éciproquespace r d    uafsi  euaotru lacueiraucepé s

1/H 1/d

2

Principe

[110] (001) (111) d

1/D Q // [010]

Q // [110]

Faisceau selon <100 > Hh Q ^ 1/hH

[100] (001) (111)

d

ier,enevH. Rieeven.Rfra.cer@-Gre CEAe/DRnoblPSM2MF/Cebtr ,uH d aF11 <onel sauceis ^ Q gur   tiso us sal r cefat  edeé ur s nIofmrta > 0 tistique ions  sta naecidtsrep-i tn trib disns •   utio   • emrof  • selliat phor mla  • ieogol posea ev ced s af 00K îlots anisotr Å02(gM/)01(O 5@ )0 tiarlecu x  s EAg:  g oferincattle SA gnamllecS dinenc IngziraG )111( settec ge de l’ noble Ima C/AEG-er,.D FRCM eudalt .    GnaRe SIG()SXAr-X  sya

Diffusion aux petits angles en incidence rasante Grazing Incidence Small Angle Scattering of X-rays (GISAXS)

z

k i k f a i y a f

Vue de côté

   Q=k f −k i 2 Q x  =cos f cos2 f −cos i Q y = 2  cos f sin2 f  Q z = 2   sin f sin i

x

y

Κ f z k i x Vue de dessus

lς1Å– E~12.4 keV a i =a f /2 ~ 0.2°, 2Κ f =1°

Q x = - 0.011 nm -1  d x =580nm Q y  nm= 1.1 -1   d y =5.7nm Q z  nm= 0.66 -1   d z =9.5nm

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3

 4 m~ à   d oied ssPa  10 - l HV ~ ntieféred   fi apegp à mo ga e fes an e s gnLi armb  8- 01 5 ~ rabm  01 noit f udcsia 0 uae ntFe desdée nifi  ) eF mmH(  da’ tnse m (V.2 m .05  ) ´  0 nollitna ruetinoM ffdi i-nt ch n É ious Sategm no audhcmén siXS iGISA de  trnê en e  e B Faisceau focalsi v é reitacelemtn auceisFa sélicafo lacitrev uhS tneme rapi tter de

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

CCD UHV Q // Fenêtre Puits Ta  de Be

ur Itu s

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VUE DE FACE 0.8 m V

CCD

Q ^

D32 4

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

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30 Å

42 Å

50 Å

66 Å

82 Å

100 Å

5

igesT iffr  de d  luspl ]  sgear es noitca 011{ 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  ~2 tracé ediuqil epy   6 t dee drorésD 0]11[  Co@0.2Å300K

Analyse quantitative des données de GISAXS pour des plans de nano-objets

Intensité diffusée :

Intensité 2 2ϑ/d Facteur de forme   1

3

Fonction d’interférence

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   d q  , q ⊥ ≃〈∥ F ∥ 2 〉×Sq   

Le facteur de forme :  une sorte de TF de la forme de la particule diffusante   F WBA q  // , k i , k f  D

S(q) = Fonction d’interférence:  TF de la fonction de corrélation de paire

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7

a'd etsartnoC ei)arhpdiog n (ra ptiobsor

Tomography 3D

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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

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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) : l s ≈   = 2 D S 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 (l s = 100mm sur ID19, ESRF). La variation∆Βde la différence de phase en P, due au déplacement∆S de la source : = 2    S2 sin  ≃ 2    S S1 2 P

∆S

a

Κ

S2

détecteur

source échantillon ✔ Il y a interférence non «brouillée» en P si∆Β<< 2ϑsoit l   a >> s (cohérence spatiale)

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✔ Cohérence temporelle :∆E/E ou∆l/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 : 2   ∫ t 0 ℜ [nz]dz= 0  2 ∫ t 0 = 0  0 ℜ [n]=1−=1− N 2 A  r 0  2 ∑ j  A j Z j f  j 

ℜ[nz−1]zd

Où Β 0 correspond 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

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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

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