EA030807B1 - Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern - Google Patents
Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern Download PDFInfo
- Publication number
- EA030807B1 EA030807B1 EA201500150A EA201500150A EA030807B1 EA 030807 B1 EA030807 B1 EA 030807B1 EA 201500150 A EA201500150 A EA 201500150A EA 201500150 A EA201500150 A EA 201500150A EA 030807 B1 EA030807 B1 EA 030807B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- sample
- source
- detector
- ray
- substance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано для определения характеристик вещества. Технический результат достигается в способе, в котором излучение перестраиваемого источника монохроматического когерентного рентгеновского излучения направляют на координатно-чувствительный детектор, а между ними устанавливают образец, который предварительно изготавливают из исследуемого вещества со сквозным отверстием вдоль своей оптической оси с поперечным размером, меньшим чем диаметр пучка, при этом образец устанавливают соосно пучку от источника, который собирается образцом вблизи плоскости детектора.The invention relates to the field of x-ray technology and can be used to determine the characteristics of a substance. The technical result is achieved in a method in which the radiation of a tunable monochromatic coherent x-ray source is directed to a coordinate-sensitive detector, and between them a sample is installed which is preliminarily made from a test substance with a through hole along its optical axis with a transverse size smaller than the beam diameter, the sample is installed coaxially with the beam from the source, which is collected by the sample near the detector plane.
030807030807
Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано для определения характеристик вещества.The invention relates to the field of x-ray technology and can be used to determine the characteristics of a substance.
Известен способ исследования характеристик вещества, реализованный в рентгеновском интерферометре (Патент Японии JP3715955, приоритет 2002.07.25, опубликован 2004.02.26), в котором разделяют пучок от источника рентгеновского излучения с помощью дифракционной решетки, после чего пучки собирают с помощью зеркал в одну точку, где наблюдают интерференционную картину, при этом в один из пучков помещают исследуемый образец и по виду интерференционной картины определяют различные характеристики вещества исследуемого образца.There is a method for studying the characteristics of a substance implemented in an X-ray interferometer (Japanese Patent JP3715955, priority 2002.07.25, published 2004.02.26), in which the beam from the x-ray source is separated using a diffraction grating, after which the beams are collected using mirrors at one point, where the interference pattern is observed, while the sample under study is placed in one of the beams and the various characteristics of the substance of the sample under study are determined by the form of the interference pattern.
Недостатком известного способа являются высокие требования к интенсивности источника рентгеновского излучения, поскольку для формирования интерференционной картины используются только дифрагированные после решетки лучи источника. Кроме того, способ также требует значительных затрат времени на предварительную настройку измерительной системы и образца, а следствием длительного цикла контроля каждого отдельного образца является увеличение ошибок, обусловленных дрейфом во времени параметров источника излучения и электронного канала обработки.The disadvantage of this method is the high demands on the intensity of the x-ray source, since only the source rays diffracted after the grating are used to form the interference pattern. In addition, the method also requires a considerable amount of time for pre-setting the measuring system and the sample, and the result of a long monitoring cycle for each individual sample is an increase in errors due to the time drift of the parameters of the radiation source and the electronic processing channel.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является разработка способа определения оптических характеристик вещества, в котором обеспечивается удобство измерений за счет снижения требований к интенсивности источника рентгеновского излучения, сокращения времени, необходимого для юстировки системы измерений, уменьшения числа управляющих элементов, используемых в системе, а также за счет реализации возможности элементно-селективного исследования веществ сложного состава.The technical result, to which the invention is directed, is the development of a method for determining the optical characteristics of a substance, which provides ease of measurement by reducing the requirements for the intensity of the x-ray source, reducing the time required for adjusting the measurement system, reducing the number of control elements used in the system, and also due to the realization of the possibility of an element-selective study of substances of complex composition.
Технический результат достигается в способе, в котором излучение перестраиваемого источника монохроматического когерентного рентгеновского излучения, направляют на координатночувствительный детектор, а между ними устанавливают образец, который предварительно изготавливают из исследуемого вещества со сквозным отверстием вдоль своей оптической оси с поперечным размером, меньшим, чем диаметр пучка, при этом образец устанавливают соосно пучку от источника, который собирается образцом вблизи плоскости детектора.The technical result is achieved in a method in which the radiation of a tunable monochromatic source of coherent x-ray radiation is directed to a coordinate-sensitive detector, and between them a sample is established which is preliminarily made of a test substance with a through hole along its optical axis with a transverse size smaller than the beam diameter, the sample is installed coaxially with the beam from the source, which is collected by the sample near the detector plane.
Предпочтительно в способе использовать источник рентгеновского излучения с энергией, перестраиваемой в диапазоне 3-25 кэВ.Preferably, the method uses an x-ray source with an energy tunable in the range of 3-25 keV.
Предпочтительно выполнение образца в виде фокусирующей линзы.It is preferable to perform the sample in the form of a focusing lens.
Предпочтительно выполнение линзы специальной формы, в которой с двух сторон образца, обращенных к источнику и детектору соответственно, или с одной из этих сторон сформированы соосные с пучком углубления сферической или параболоидной формы, центры которых или центр углубления и противоположная поверхность, в случае только одного углубления, соединены соосным пучку сквозным отверстием с диаметром, меньшим, чем диаметр пучка.It is preferable to make lenses of a special form, in which coaxial spherical or paraboloid cavities coaxial with the beam are formed on both sides of the sample facing the source and the detector, respectively, or on one of these sides, in the case of only one cavity are connected by a coaxially through hole through hole with a diameter smaller than the diameter of the beam.
В одном из вариантов реализации способа в качестве фокусирующей линзы может использоваться составная линза.In one embodiment of the method, a composite lens can be used as a focusing lens.
В другом варианте реализации способа предпочтительно выполнение образца в форме круглого цилиндра с плоскопараллельными поверхностями, перпендикулярными оси цилиндра.In another embodiment of the method, it is preferable to form the sample in the shape of a circular cylinder with plane-parallel surfaces perpendicular to the axis of the cylinder.
В одном из вариантов исполнения способа в качестве образца может использоваться образец, выполненный в виде емкости необходимой формы, заполненной исследуемой жидкостью.In one of the embodiments of the method, a sample can be used as a sample, made in the form of a container of the required form, filled with the liquid under study.
На чертеже показана схема реализации изобретения, где 1 - источник рентгеновского излучения, 2 координатно-чувствительный детектор, 3 -образец в виде фокусирующей линзы, 4 - сферические углубления в образце, 5 - сквозное отверстие в линзе, 6 - фокальная плоскость.The drawing shows a diagram of the implementation of the invention, where 1 is the x-ray source, 2 coordinate-sensitive detector, 3 is a sample in the form of a focusing lens, 4 are spherical depressions in the sample, 5 is a through hole in the lens, 6 is the focal plane.
Способ реализуется с помощью следующего устройства. За счет формы фокусирующей линзы и рефракции зондирующего излучения в материале образца обеспечивается схождение первоначально параллельных лучей зондирующего пучка в некоторой точке на оси системы, которая называется фокусом. Плоскость, перпендикулярная оси системы и проходящая через точку фокуса, называется фокальной плоскостью. Положение фокуса определяется свойствами материала, из которого изготовлен исследуемый образец, его формой и энергией пучка зондирующего монохроматического излучения.The method is implemented using the following device. Due to the shape of the focusing lens and the refraction of probe radiation in the sample material, the initially parallel rays of the probe beam converge at a point on the system’s axis, which is called a focus. The plane perpendicular to the axis of the system and passing through the point of focus is called the focal plane. The position of the focus is determined by the properties of the material from which the sample is made, its shape and the energy of the probe beam of monochromatic radiation.
В связи с тем, что на оси исследуемого образца имеется сквозное отверстие, часть исходного пучка дифрагирует на отверстии и затем формирует интерференционную картину на детекторе.Due to the fact that there is a through hole on the sample axis, a part of the initial beam diffracts on the hole and then forms an interference pattern on the detector.
Координатно-чувствительный детектор, установленный в области интерференции, фиксирует срез интерференционной картины плоскостью детектора. Площадь сфокусированного пятна излучения, в котором будет реализована интерференционная картина, определяется химическими и структурными свойствами образца. В частности, при изменении энергии зондирующего пучка в области энергий связи электронов в атомах элементов, образующих вещество, будут происходить эффекты аномального преломления, из-за чего площадь этого пятна излучения и, следовательно, интерференционной картины изменится скачком вследствие изменения положения фокуса по оптической оси.A coordinate-sensitive detector, installed in the interference region, captures a slice of the interference pattern by the plane of the detector. The area of the focused radiation spot in which the interference pattern will be realized is determined by the chemical and structural properties of the sample. In particular, when the energy of the probe beam changes in the region of the electron binding energies in the atoms of the elements forming the substance, anomalous refraction effects will occur, due to which the area of this radiation spot and, therefore, the interference pattern will change abruptly due to a change in the focus position along the optical axis.
По изменению положения указанных параметров можно отслеживать различные особенности во взаимодействии атомов определенного элемента из состава исследуемого вещества с атомами других элементов, вызываемых действием электрического или магнитного поля. Для реализации таких селективно-чувствительных для определенного элемента измерений необходимо выбирать энергию зонди- 1 030807By changing the position of these parameters, it is possible to track various features in the interaction of atoms of a particular element from the composition of the test substance with atoms of other elements caused by an electric or magnetic field. To implement such selectively sensitive measurements for a specific element, it is necessary to choose the energy of the probe.
рующего излучения таким образом, чтобы она соответствовала энергии связи электронов на одной из оболочек исследуемого элемента.radiation in such a way that it corresponds to the electron binding energy on one of the shells of the element under study.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500150A EA030807B1 (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500150A EA030807B1 (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201500150A1 EA201500150A1 (en) | 2016-05-31 |
| EA201500150A8 EA201500150A8 (en) | 2017-01-30 |
| EA030807B1 true EA030807B1 (en) | 2018-09-28 |
Family
ID=56080144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201500150A EA030807B1 (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA030807B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004061186A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | Soft x-ray interferometer |
| US20090092227A1 (en) * | 2005-06-06 | 2009-04-09 | Paul Scherrer Institut | Interferometer for quantitative phase contrast imaging and tomography with an incoherent polychromatic x-ray source |
| US20100027739A1 (en) * | 2007-10-30 | 2010-02-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Phase-Contrast X-Ray Imaging |
-
2014
- 2014-11-27 EA EA201500150A patent/EA030807B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004061186A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | Soft x-ray interferometer |
| US20090092227A1 (en) * | 2005-06-06 | 2009-04-09 | Paul Scherrer Institut | Interferometer for quantitative phase contrast imaging and tomography with an incoherent polychromatic x-ray source |
| US20100027739A1 (en) * | 2007-10-30 | 2010-02-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Phase-Contrast X-Ray Imaging |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201500150A8 (en) | 2017-01-30 |
| EA201500150A1 (en) | 2016-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101373659B1 (en) | Refractive index distribution measuring method and refractive index distribution measuring apparatus | |
| KR101288876B1 (en) | Refractive index distribution measuring method and refractive index distribution measuring apparatus | |
| JP5168168B2 (en) | Refractive index measuring device | |
| CN104792798A (en) | Total internal reflection illumination technology-based subsurface damage measuring apparatus and method thereof | |
| US9255879B2 (en) | Method of measuring refractive index distribution, method of manufacturing optical element, and measurement apparatus of refractive index distribution | |
| CN107063456B (en) | Time resolution diffraction efficiency of grating spectral measurement device in situ and method | |
| CN109186945A (en) | The measuring device and method of heavy-caliber optical grating diffraction efficiency spectrum and its uniformity | |
| JP2014190705A5 (en) | ||
| JP2012002608A (en) | Surface displacement and surface slant measurement device | |
| Osterhoff et al. | Focus characterization of the NanoMAX Kirkpatrick–Baez mirror system | |
| JP6173188B2 (en) | Apparatus for measuring optical performance of optical element to be tested, program and method for controlling the measuring apparatus | |
| KR102026742B1 (en) | Optical measuring system and method of measuring a critical size | |
| JP2012088342A (en) | Refraction index distribution measuring method and refraction index distribution measuring device | |
| CN104236715B (en) | A kind of light beam is at the polarization state space distribution measurement method of focal spot and device | |
| Cao et al. | Measurement of focal length based on laser-beam-spot tracking system using diffractive beam sampler | |
| RU155377U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING OPTICAL CHARACTERISTICS BY INTERFERENCE PICTURE | |
| EA030807B1 (en) | Method for determination of optical characteristics from interference fringe pattern | |
| Yao et al. | Focus introduction: Z-scan technique | |
| Harilal et al. | Laser plasma density measurements using interferometry | |
| CN109459415B (en) | Laser transient grating system with continuously adjustable space period | |
| US20150260605A1 (en) | Refractive-index distribution measuring method, refractive-index distribution measuring apparatus, method of manufacturing optical element, and non-transitory computer-readable storage medium | |
| RU2606781C1 (en) | Method of determination of spherical aberration of objectives and lenses | |
| KR20210083199A (en) | Flow cell and particle measuring apparatus | |
| Binkele et al. | Component-level Test of Complex Beam Shaping Optics for Quasi-point Sources | |
| Serabyn et al. | Lensless digital holographic microscopy as a means to search for life in the solar system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM |