Sorgenti di raggi-X Sorgenti convenzionali: Luce di Sincrotrone

Presentazione sul tema: "Sorgenti di raggi-X Sorgenti convenzionali: Luce di Sincrotrone"— Transcript della presentazione:

1 Sorgenti di raggi-X Sorgenti convenzionali: Luce di Sincrotrone
Impatto tra elettroni e un bersaglio (anodo) Basso flusso e brillanza Fascio divergente Luce di Sincrotrone Accelerazione centrifuga degli elettroni Alto flusso e brillanza Bassa divergenza del fascio (0.5mrad)

2 Sorgenti convenzionali
Potenza limitata dalla resistenza termica del bersaglio Fascio non focalizzato Lunghezza d’onda fissa e con due contributi

3 Sorgenti convenzionali

4 Luce di Sincrotrone

5 Sorgenti di Neutroni Reattori: Sorgenti Pulsate (o spallazione)
Lunghezza d’onda costante Basso flusso (minore di un tubo raggi-x) Problemi di impatto ambientale Sorgenti Pulsate (o spallazione) Dispersione d’energia (tempo di volo-ToF) =h/mv=ht/mL t=tempo di volo L=distanza bersaglio-detector Alto flusso Altissima risoluzione

6 Reattore Nucleare

7 Sorgente a Spallazione (ToF)

8 Monocromatori e filtri
Filtri  taglio solo della K Monocromatori primario: Focalizzanti Discriminazione K1- K2 Fluorescenza Monocromatore secondario: Non discrimina K1- K2 Taglio della radiazione diffusa Fluorescenza eliminata Rivelatori stato solidodiscriminazione elettronica MIGLIORARE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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10 Caratteristiche dei rivelatori
Efficienza conteggio Intensità incidente ~ Intensità rilevata Linearità Parte dell’intensità persa nella dinamica di conteggio Più è veloce è il conteggio e meno fotoni si perdono Proporzionalità L’intensità rilevata proporzionale al segnale d’uscita Risoluzione Capacità di discriminare i fotoni in energia

11 Tipi Rivelatori Proporzionali (ionizzazione di un gas)
Alta efficienza, linearità e proporzionalità Bassa risoluzione Scintillazione (fosfori convertono il segnale) Alta efficienza, Media linearità, proporzionalità e risoluzione Stato solido Si(Li) Alta efficienza, risoluzione Bassa linearità e proporzionalità

12 Rivelatori Proporzionali

13 Detector a scintillazione
Altra fig.

14 Detector a stato solido

15 Forma Rivelatori Puntuali Lineari Curvi Ad area:
Multi Wire Proportional Counter (Gas) Television Area Detector (fosfori-fotodiodi) CCD (semiconduttori) Image Plates

16 Position sensitive detector

17 Image Plates

18 Che detector usare (1) Puntuali: Lineari Facili da centrare
Relativamente economici (?) Lenti Lineari Veloci Aberrazione del picco

19 Che detector usare (2) Curvi Area Difficile da centrare-poco precisi
Costosi (?) Lenti Area Veloci Costosi Integrazione manuale dei coni di diffrazione

20 Preparazione campioni
La polvere ideale deve: Omogenea Disorientata Fine (~5-10μ) Cristalli sferici

21 Portacampioni Trasmissione: Riflessione Capillare Film sottile
Vaschetta

22 Preparazione del campione
Preparazione di una polvere Fine (~5m) Omogenea Disorientata

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24 Portacampioni

25 I diffrattometri per polvere
Geometrie in trasmissione: Debye-Scherrer Guinier (fascio focalizzato) Geometria in riflessione Bragg-Brentano (geom. para-focalizzante)

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27 Geometria Debye-Scherrer

28 Geometria Guinier

29 Geometria Bragg-Brentano

30 Diffrattometro per Polveri Bragg-Brentano

31 Geometria Bragg-Brentano

32 Slitte Slitte per la divergenza: Slitte riceventi Fascio primario
Limitano la divergenza del fascio Slitte riceventi Fascio diffratto Migliorano la risoluzione

33 Aberrazioni strumentali
Immagine della sorgente: gaussiano simmetrico Campione piatto: gaussiano asimmetrico Trasparenza del campione: asimmetria Divergenza assiale: asimmetria

34 Campione piatto

35 Trasparenza del campione

36 Divergenza assiale

37 Asimmetria del picco

38 Deformazione dei cristalli

39 Dimensione dei cristalli
Stress e Strain

40 Funzioni di profilo f()= forma lorentziana
g()= aberrazioni strumentali

41 Funzioni di profilo

42 Che radiazione usare (1)
Radiazione convenzionale: Facile reperibilità e basso costo Basso flusso (?) Alta quantità di campione Lunghezza d’onda fissa Geometrie poco versatili

43 Che radiazione usare (2)
Luce di sincrotrone: Difficoltà di accesso Altissimo flusso Minime quantità di campione Lunghezza d’onda variabile (diffrazione anomala) Geometrie versatili

44 Che radiazione usare (3)
Neutroni a lunghezza d’onda costante: Difficile accesso Basso flusso e bassa interazione con la materia Grande quantità di campione (anche grammi) Sensibilità indipendente dal peso atomico Facilità per l’istallazione di camere AT-AP Geometrie versatili

45 Che radiazione usare (4)
Neutroni a Tempo di volo: Difficile accesso Alto flusso e bassa interazione con la materia Relativamente bassa quantità di campione Sensibilità indipendente dal peso atomico Facilità per l’istallazione di camere AT-AP Geometrie fisse

46 Risoluzione angolare ToF
HRPD-ISIS (2 165°)

47 Equazione di Bragg

48 Reticolo reciproco

49 Determinazione di d