Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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VISÃO GERAL

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SOBRE A LINHA DE LUZ


A linha de luz de microtomografia por raios X (IMX) coleta a radiação síncrotron emitida pelo imã de dipolo D6 de campo magnético de 1,67 T e raio de curvatura de 2,736 m. Esta linha foi projetada para operar com feixe branco ou monocromático. No caso monocromático o monocromador, localizado a 12 m de distância da fonte, possui dois tipos de cristais, são eles: o Si(111) e par de cristais multicamadas de Ru/B4C. Com isto a energia disponível após o monocromador é de 4 keV a 14 keV. No caso de feixe branco, o monocromador é removido do caminho do feixe, proporcionando ao usuário a opção de utilizar um feixe branco cujo espectro de energia abrange desde 5 keV a 20 keV.

 

Na entrada da linha de luz, o feixe branco é condicionado por fendas, garantindo que o feixe tenha um tamanho e formato adequados. Em seguida, o feixe atravessa uma janela de Berílio (com 125 $ \rm \mu m$ de espessura) resfriada por água na entrada da câmara que abriga o monocromador. Na sequência, ele atravessa uma nova janela de Berílio já na saída da câmara do monocromador e que também separa um pequeno trecho já sem vácuo do alto vácuo da câmara. Em frente a essa segunda janela está montado um obturador que controla o tempo de incidência do feixe na amostra. O feixe passa por um caminho de vácuo, selado por janelas de Kapton (espessura de 25 $ \rm \mu m$) evitando assim a atenuação do feixe. Para melhor controle da energia do feixe branco um sistema de filtros composto por três filtros de 350 $ \rm \mu m$ e um de 200 $ \rm \mu m$ de espessura de Silício (Si) altamente polidos e controlados remotamente pelo usuário da linha. Esses filtros auxiliam na medição de amostras muito densas que absorvem os raios X ou para amostras muito frágeis, pois bloqueiam a passagem do espectro de mais baixa energia. Por fim, mais um último sistema de fendas faz o condicionamento, com alta precisão, do tamanho e formato do feixe antes do contato com a amostra.

 

Os estágios para posicionamento e rotação da amostra ficam localizados alguns centímetros após o sistema de fendas. Dois estágios de translação, perpendiculares e com precisão de 0,1 $ \rm \mu m$, permitem a movimentação da amostra no plano vertical. Essa movimentação permite um elevado controle no posicionamento da amostra permitindo selecionar a região de interesse da amostra. Um estágio de rotação, com alto grau de reprodutibilidade, composto por mancais aerostáticos permite a rotação da amostra em frente ao feixe. Acima deste estágio encontram-se outros dois estágios translacionais de alta precisão, montados de forma transversa. Eles permitem o alinhamento da amostra no eixo de rotação do estágio rotacional. Por fim, um porta amostras com fixação magnética permite um fácil e seguro encaixe das amostras.

 

Depois de passar pela amostra, os raios X passam por um vidro de carbono e então incidem sobre um cintilador, o qual transforma a radiação incidente em luz visível. Atrás do cintilador existe um espelho inclinado a 45º que reflete a luz vinda gerado no cintilador para uma objetiva. Desta forma, a imagem pode ser magnificada e focalizada sobre um detector (câmera CCD). A objetiva é montada em um estágio de translação que permite a focalização remota da imagem. Este sistema compõe um microscópio que junto com a câmera estão sobre dois estágios, também de translação, que permitem o ajuste na distância amostra detector até máximo de 300 mm e uma variação na altura em relação a amostra (necessária para a optimização do sistema de detecção).

 

A linha IMX também possui um sistema automático de troca de amostras, o qual permite ao usuário a criação de uma fila de medições, melhorando a eficiência e automatização da linha. Esse sistema utiliza um robô Mitsubishi RV-2F-D1 (Controlador CR750-D) para realização da troca das amostras. Sensores foram adicionados a bandeja de amostras para dar feedback ao sistema sobre a existência ou não de amostras na posição desejada, evitando problemas no processo de construção da fila e também na movimentação do manipulador.

CONTATO


Email da Linha de Luz: imx@lnls.br

Telefone da Linha de Luz: +55 19 3512 1142

 

Coordenador da Linha de Luz: Harry Westfahl Junior

Email do Coordenador: westfahl@lnls.br

Telefone do Coordenador: +55 19 3512 1045

Para mais informações sobre a equipe da Linha de Luz, confira a página da equipe aqui

LAYOUT


ELEMENTOS ÓTICOS

ElementoTipoPosição[m]Descrição
FonteDipolo de CurvaturaDipolo de Curvatura D06 saída B (15°), 1.67 T , 391 $ \mu \rm m$ x 97 $ \mu \rm m$
JanelaJanela de Berílio-PF1 125 $ \mu \rm m $ de espessura
MonoMonocromador Duplo de Multicamadas12Camadas de Ru/B4C com resfriamento a água
MonoMonocromador de Duplo Cristais12Cristais de Si(111) com resfriamento a água
JanelaJanela de Berílio-PF1 125 $ \mu \rm m$ de espessura
FiltrosXia Filter22Si(111) 200 $ \mu \rm m$, 350 $ \mu \rm m $

PARÂMETROS

ParâmetroValorObs. | Condição
Faixa de Energia [keV]5 - 20Feixe Rosa
Faixa de Energia [keV]5 - 14Feixe Monocromático (Si(111) DCM / Multilayer DMM)
Resolução de Energia [$ \Delta$E/E]$ 1.3\times10^{-4}$Si(111)
Resolução de Energia [$ \Delta$E/E]$ 1.4 \times 10^{-2}$Ru/B4C ML
Tamanho do feixe na amostra [$ \rm mm^2$, FWHM]13 x 10Feixe Rosa
Tamanho do feixe na amostra [$ \rm mm^2$, FWHM]13 x 4Feixo Monocromático (Si(111)/ML a 8keV)
Divergência do feixe na amostra [$ \rm mrad^2$, FWHM]1 x 0.1at 8 keV
Densidade de Fluxo na amostra [ph/s/$ \rm mm^2$]$ 8.61 \times 10^{13}$Feixe Rosa (100mA)
Densidade de Fluxo na amostra [ph/s/$ \rm mm^2$]$ 1.22 \times 10^{10}$ML a 8 keV
Densidade de Fluxo na amostra [ph/s/$ \rm mm^2$]$ 1.84 \times 10^{8}$Si(111) a 8 keV

INSTRUMENTAÇÃO

InstrumentoTipoModeloEspecificaçõesFabricante
DetectorÁreaPCO.20007.4 $ \mu \rm m$ pixel, 2048 x 2048 pixel, 14-bit CCD câmeraPCO
MicroscópioÓpticoBaixa dose (Feixe Mono)Microscópio monocromático (objetivas de 2x, 10x)Optique Peter
MicroscópioÓpticoAlta dose (Feixe Rosa)Microscópio para feixe rosa (objetivas de 2x, 5x, 10x)Optique Peter
CintiladorAlto FluxoLuAg:Ce$ \phi\, 10\rm{mm}, 50 \mu \rm m$, $ \phi\, 15\rm{mm}, 5 \mu \rm m$Crytur

CONTROLE E AQUISIÇÃO DE DADOS

A IMX utiliza uma placa de temporização PXI-6602 da National Instruments anexada ao um chassis PXI-1045 para monitorar contadores digitais e controlar os devices da linha durante o processo de escaneamento.

 

Um estágio de rotação UPR-160 da PiMicos é responsável pela rotação da amostra ao longo da rotação. Os pontos de escaneamento são calculados diretamente no Hydra SMC (controlador do estágio) utilizando como base os valores salvos em PV’s (oriundas de uma EPICS IOC do estágio). O controlador envia um feedback através de uma interface I/O quando o estágio atinge um dos pontos calculados, possibilitando uma sincronização via hardware entre os motores e os equipamentos de escaneamento. Uma interface feita em LabView e rodando em um computador com Windows controla a camêra pco.2000, atualmente o detector utilizado na IMX. A interface para usuário foi desenvolvida utilizando a biblioteca CS-Studio e está instalada em uma máquina com sistema operacional Linux Red Hat. O CS-Studio mantém em exibição os valores de diversas PVs e possui programado dentro dele diversos botões que acionam scripts feitos em Python, dando ao usuário total autonomia e facilidade no controle da linha.

 

Data visualization and analysis

A IMX usa o Avizo para visualização e análise científica dos dados 3D obtidos nas medições. Ele é um software que oferece diversas ferramentas para processamento, exploração e análises para imagens 3D. Mais informações disponíveis em: http://www.avizo3d.com/

 

REQUISIÇÃO DE TEMPO DE FEIXE

 

Chamados de submissão de propostas são abertos usualmente duas vezes ao ano, um para cada semestre. Todas as propostas de pesquisa acadêmica precisam ser submetidas eletronicamente através do portal SAU Online. Saiba mais sobre o processo de submissão de propostas aqui.

 

 

FOTOS

IMX - Trabalhando na Segmentação de Imagens / IMX - Working on Images Segmentation



Português:
Usuários fazendo a segmentação das imagens obtidas.

English:
Users doing images segmentation.

IMX - Monocromador / IMX - Monochromator



Português:
Monocromador da linha IMX.

English:
Monochromator of IMX Beamline.

IMX - Sistema Automático/ IMX - Automatic System



Português:
Sistema automático para troca de amostras.

English:
Automatic sample exchange system.

IMX - Cabana Experimental/ IMX - Experimental Hutch



Português:
Cabana experimental.

English:
Experimental hutch.

IMX - Posicionamento de Amostras / IMX - Sample Stage



Português:
Estágios para posicionamento da amostra com seis graus de liberdade

English:
Sample stage with six degrees of freedom.

IMX - Amostra e Janela do Detector/ IMX - Sample and Detector Window



Português:
Amostra e janela do detector

English:
Sample and detector window.

IMX - Estação de Controle / IMX - Control Station



Português:
Estação de controle da linha.

English:
Beam line control station.

IMX - Vista Panorâmica / IMX - Panoramic View



Português:
Vista panorâmica da linha IMX.

English:
Panoramic view of IMX Beamline.