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Linha de Luz Carnaúba

CARNAÚBA (Coherent X-rAy NAnoprobe BeAmline) é a linha de luz mais longa do Sirius, com aproximadamente 145 metros de distância entre a fonte de luz e o ambiente de amostra, o que permite produzir uma alta demagnificação óptica e atingir resoluções espaciais na ordem dos nanômetros. Possui duas estações experimentais: TARUMÃ (Tender-to-hard X-ray for sub-micro analysis), com tamanho de feixe submicrométrico e ambiente de amostras variável; e SAPOTI (Scanning Analysis by Ptycho for Tomographic Imaging), cujo tamanho de feixe chega a 30 nm e o ambiente de amostras é criogênico e de ultra-alto vácuo.

A Linha de Luz CARNAÚBA cobre a faixa de energia de 2,05 a 15 keV e contemplará múltiplas técnicas de caracterização baseadas em absorção, espalhamento e emissão de raios X. Nesta linha é possível acessar bordas K dos elementos mais leves, como fósforo e enxofre, que são muito relevantes para as Ciências da Vida e Ambientais e bordas L de elementos de interesse tecnológico como os Lantanídeos. São possíveis vários tipos de análises de materiais nano-estruturados e hierarquicamente ordenados através de varreduras 2D e 3D, com contrastes por absorção, difração e emissão de raios X e de luz visível. Algumas das principais áreas beneficiadas por estas técnicas são: Ciência de Materiais (catalisadores, magnetismo, semicondutores, eletroquímica, fotônica); Nanotecnologia (saúde, informação); Ciências Ambientais (geociências, materiais em pressões extremas, petrologia); Bens culturais (artes, arqueologia e paleontologia) e Ciências da vida (aplicações médicas e biológicas).

O projeto óptico da CARNAÚBA considera a baixa emitância do Sirius, a qual permite que o feixe na amostra seja, ao mesmo tempo, nanométrico e relativamente de baixa divergência, com grande profundidade de foco. Este último é um aspecto importante para a técnica de difração com contraste de fase e imageamento coerente.

CONTATO & EQUIPE

Tel. da Instalação: +55 19 3518 2364
E-mail da Instalação: carnauba@lnls.br

Coordenação: Douglas Galante
Tel.: +55 19 3512 1140
E-mail: douglas.galante@lnls.br

Líder de projeto da linha: Hélio Tolentino
Tel.: +55 19 3512 1298
E-mail: helio.tolentino@lnls.br

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TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

Algumas das técnicas que serão exploradas nesta linha:

  • Ptychografia de raios X – Imagem com difração de raios X coerente (CDI-Ptycho);
  • Tomografia de varredura com contraste elementar e de difração;
  • Absorção, emissão, espalhamento e difração de raios X com nanofoco;
  • Luminescência óptica excitada por raios X.

LAYOUT & ELEMENTOS ÓTICOS

Elemento Tipo Posição [m] Descrição
Fonte Dispositivo de inserção 0,0 Ondulador Delta
XDU Diagnóstico por raios X do ondulador 27,1 Diagnóstico de feixe
M1 Primeiro espelho horizontal 27.4 Focalização
SSA Fenda para fonte secundária 54,0 Definição de abertura da fonte
M2 Segundo espelho horizontal 54,3 Deflexão horizontal
4CM Monocromador de quatro cristais 130,0 Monocromatização
KB Mv Tarumã Espelho KB vertical 134,2 Focalização vertical
KB Mh Tarumã Espelho KB horizontal 134,5 Focalização horizontal
Tarumã Posição da amostra 135,0 Porta amostras
KB Mv Sapoti Espelho KB vertical 142,6 Focalização vertical
KB Mh Sapoti Espelho KB horizontal 142,9 Focalização horizontal
Sapoti Posição da amostra 143,0 Porta amostras

TARUMÃ

SAPOTI

PARÂMETROS

Parâmetro Valor Condição
Faixa de energia 2,05 – 15 keV Si(111)
Resolução de energia (ΔE/E) 10-4 – 10-5 4 x Si(111)
Conteúdo de Harmônicos <10-5 Acima de 5 keV
Varredura de energia Sim 4 x Si(111)
Tamanho do feixe [μm]
@Tarumã
0,15 x 0,15 (0,55 x 0,55) 8 keV (2 keV)
Divergência do feixe [mrad]
@Tarumã
(1 x 1) Todo range de energia
Fluxo estimado [ph/s/100 mA]
@Tarumã
1011
Tamanho do feixe [μm]
@Sapoti
0,03 x 0,03 (0,12 x 0,12) 8 keV (2 keV)
Divergência do feixe [mrad]
@Sapoti
5×5 (4 x 4) < 10 keV (12keV)
Fluxo estimado [ph/s/100 mA]
@Sapoti
1012
Modo de imagem Varredura
Modos de coerência ~1