Koherentní difrakce

S . Daniš

Katedra fyziky kondenzovaných látek, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy, Ke Karlovu 5, 121 16 Praha 2

S fázovým problémem strukturní analýzy se setkal každý “rentgenář” během základních kurzů strukturní analýzy. Měřením intenzity, a nikoliv amplitudy, difraktovaného záření ztrácíme informaci o fázi rozptýlené vlny. Tím jsou poněkud komplikovány úlohy řešení struktury z difrakčního záznamu.

Moderní zdroje synchrotronového záření poskytují záření s vysokou úrovní koherence, tj. fáze dopadajících fotonů je shodná. Vysoký stupeň koherence je příčinou pozorování ohybových jevů jako důsledek interference rozptýlených vln, viz. Obr.1. V angličtině se pro tento jev ujal termín “diffraction speckles”. Právě použití koherentního záření pro difrakční experimenty usnadňuje řešení fázového problému, tj. nalezení fáze difraktující vlny.

Obr.1.: Rozptyl koherentního rtg. záření na zlaté nanočástici. Jsou patrné interfereční kroužky (“speckles”) . Napravo zrekonstruovaný tvar rozptylující částice Au. Převzato z [1].

Fázi rozptýlené vlny lze z difrakčního záznamu určit pomocí takzvaných phase-retrieval algoritmů [2, 3]. Tyto algoritmy porovnávají Fourierův obraz modelu rozložení elektronové hustoty s naměřenými absolutními velikostmi strukturních faktorů. Aplikací různých podmínek v přímém i reciprokém prostoru (constrains) lze urychlit konvergenci výpočtu.

V příspěvku budou prezentovány, kromě popisu experimentálního zařízení, výsledky simulací phase-retrieval algoritmů a experimetů na zdrojích SR.

[1] Robinson, I.K., Vartanyants I.A., Williams G.J., Peiffer, M.A., Pitney, J.A., Phys.Rev.Letters 87, 195505 (2001)

[2] Gerchberg, R.W., Saxton, W. O., Optik (Stuttgart) 35, 237–246 (1972)

[3] Fienup, J. R., Appl. Opt. 21, 2758–2369 (1982)