A MOGNO foi projetada para ser uma linha de luz, considerada líder mundial, de micro e nano imagem usando raios X de alto brilho quasi-monocromáticos (ΔE/E approx. 10-2) na faixa de raios X tender (22 e 39 keV) e duros (67.5 keV), em uma geometria cônica. Este projeto é otimizado para realizar tomografia em zoom contínuo (i.e., magnificação contínua da imagem), em que uma mesma espécime pode ser estudada em baixa e alta resolução. O campo de visão (FOV) também varia, de centenas de micrômetros, para altas resoluções, até dezenas de milímetros, para baixas resoluções. A Mogno também será dedicada à aquisição de imagens 4D (resolvidas no tempo) a partir de experimentos in-situ. Esta linha de luz potecialmente atenderá diferentes áreas, como geociência, biológicas, ciências de materiais, da Terra/panetárias, da agricultura, de alimentos, bem como engenharia civil, bioengenharia, pesquisas relacionadas a papel e madeira, química, paleontologia, arqueologia, e herança cultural.
Entre as vantagens da tomografia de raios X utilizando luz síncrotron de alto brilho estão o melhor contraste de imagem e melhores resoluções espaciais e temporais. Além disso, a pequena largura de banda do feixe reduz efeitos indesejáveis, como por exemplo o endurecimento de feixe, e melhora a qualidade do dado para algumas análises quantitativas, tais como a determinação de densidades. A detecção de características micrométricas em amostras de tamanhos milimétricos vem sendo rotina em diversas linhas de luz de raios X ao redor do mundo. No entanto, a linha de luz Mogno migrou para energias mais altas e um nanofoco, tornando possível o estudo de amostras de alta densidade e/ou amostras grandes com resolução nanométrica e baixa dose de radiação.
O sistema óptico desta linha de luz foi otimizado para alcançar alto fluxo em alta energia, com uma estreita largura de banda (< 1 keV). Depois do front-end, o primeiro elemento óptico é um espelho elíptico horizontal projetado para coletar a radiação do BC, o qual é colimado por sua curvatura sagital. O segundo sistema óptico consiste em um sistema de espelhos do tipo Kirkpatrick–Baez (KB), recoberto com uma multicamada, o qual é responsável por selecionar as energias e focalizar o feixe em uma região de 100 x 100 nm2. As posições da amostra e do detector podem ser ajustadas para realizar a medida em uma determinada magnificação previamente escolhida e em um regime de imagem necessário para o experimento. Diversos sistemas de detecção baseados tanto em detecção direta, como o Medipix, quanto em detecção indireta, como CCDs, estarão disponíveis, proporcionando FOVs de 0.08 x 0.08 a 85 x 85 mm2 e resoluções na ordem de 0.13 x 0.13 to 52 x 52 μm2.
⚠ Condições experimentais para a próxima chamada (agosto 2023)
A partir do primeiro semestre de 2024, a nanoestação da linha de luz MOGNO estará aberta para execução de propostas aprovadas em chamada regular. As condições experimentais disponíveis para esta chamada são:
- Tipos de amostras: secas ou em ambiente líquido estável. Ambientes de amostra não estarão disponíveis para usuários externos da primeira chamada regular. Em caso de necessidade de uso de um sistema próprio, recomendamos conversar com o staff da linha de luz antes de submeter a proposta.
- Energia: 22 keV
- Detector: Detecção indireta, PCO Edge (objetiva de 2x ou 5x, atendendo amostras de até ~6mm e ~2,5mm respectivamente).
- Tomografia em modo zoom: tamanho de pixel entre 3,6 µm e 87 nm, com resolução limitada a ~300 nm.
- Sistema de troca semi-automática de amostras (braço robótico), com carrossel para 21 amostras.
- Para amostras mais pesadas (i.e., mais atenuantes) como rocha, solo, cimento, etc., o tempo de medida médio com a objetiva de 2x é de ~90 min e com a objetiva de 5x é de ~30 min. Para amostras mais leves (i.e., menos atenuantes), estes tempos estimados podem ser tipicamente reduzidos.
- As principais condições experimentais podem ser consultadas na Tabela 1 abaixo. Em caso de dúvidas, recomendamos conversar com o staff da linha de luz. Email: mogno@lnls.br
Tabela 1: Condições para aquisição de imagens de tomografia:
Cintilador+ Câmera PCO+ microscópio |
Tamanho de amostra* |
Tempo aproximado por scan** |
Tamanho de pixel estimado para imagear a amostra inteira |
Menor campo de visão possível em zoom |
Menor tamanho de pixel possível em zoom |
Objetiva de 2x |
< 6 mm |
~90 min |
~3.5 µm |
~332 µm |
217 nm |
Objetiva de 5x |
< 2.5 mm |
~30 min |
~1.4 µm |
~132 µm |
87 nm |
* a amostra pode ser mais alta que o tamanho indicado, mas o diâmetro deve respeitar este valor.
** o tempo aproximado de medida pode ser reduzido para amostras com alta transmissão de fótons (e.g., biológicas ou de muito baixa densidade, como espumas sintéticas, etc.)
Nanoestação da MOGNO:
A estação experimental disponível para realização de experimentos no primeiro semestre de 2024 será a nanoestação, que proporciona um campo de visão (FoV, field of view) máximo de 6 mm (resolução de ~3,5 µm), e mínimo de 132 µm (resolução de ~300 nm) (ver Fig 1). Uma mesma amostra poderá ser medida em diferentes condições (medida em modo zoom), sendo possível imagear localmente em regiões específicas da amostra.
Figura 1. Esquema representativo do setup disponivel na nanoestação da linha de luz MOGNO.
Recomenda-se considerar um tempo de ~10 min entre medidas para troca de amostras e procedimentos de alinhamento.