Abstract

We demonstrate the use of the classical Ronchi test to characterize aberrations in focusing optics at a hard x-ray free-electron laser. A grating is placed close to the focus and the interference between the different orders after the grating is observed in the far field. Any aberrations in the beam or the optics will distort the interference fringes. The method is simple to implement and can provide single-shot information about the focusing quality. We used the Ronchi test to measure the aberrations in a nanofocusing Fresnel zone plate at the Linac Coherent Light Source at 8.194 keV.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. P. Marangos, Contemp. Phys. 52, 551 (2011).
    [CrossRef]
  2. G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
    [CrossRef]
  3. P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
    [CrossRef]
  4. A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
    [CrossRef]
  5. J. Chalupský, J. Krzywinski, L. Juha, V. Hájková, J. Cihelka, T. Burian, L. Vyšín, J. Gaudin, A. Gleeson, M. Jurek, A. R. Khorsand, D. Klinger, H. Wabnitz, R. Sobierajski, M. Störmer, K. Tiedtke, and S. Toleikis, Opt. Express 18, 27836 (2010).
    [CrossRef]
  6. V. Ronchi, Appl. Opt. 3, 437 (1964).
    [CrossRef]
  7. A. Cornejo-Roodriguez, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed., 2nd ed. (Wiley, 1992), pp. 321–365.
  8. F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
    [CrossRef]
  9. S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
    [CrossRef]
  10. J. C. Wyant, Appl. Opt. 12, 2057 (1973).
    [CrossRef]
  11. S. Velghe, J. Primot, N. Guérineau, M. Cohen, and B. Wattellier, Opt. Lett. 30, 245 (2005).
    [CrossRef]
  12. M. V. Mantravadi, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed. (Wiley, 1992).

2012

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

2011

J. P. Marangos, Contemp. Phys. 52, 551 (2011).
[CrossRef]

G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
[CrossRef]

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

2010

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

J. Chalupský, J. Krzywinski, L. Juha, V. Hájková, J. Cihelka, T. Burian, L. Vyšín, J. Gaudin, A. Gleeson, M. Jurek, A. R. Khorsand, D. Klinger, H. Wabnitz, R. Sobierajski, M. Störmer, K. Tiedtke, and S. Toleikis, Opt. Express 18, 27836 (2010).
[CrossRef]

2008

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

2005

1973

1964

Barrett, R.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Boye, P.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Budai, J. D.

G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
[CrossRef]

Bunk, O.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Burghammer, M.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Burian, T.

Cammarata, M.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Chalupský, J.

Cihelka, J.

Cohen, M.

Cornejo-Roodriguez, A.

A. Cornejo-Roodriguez, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed., 2nd ed. (Wiley, 1992), pp. 321–365.

David, C.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Dierolf, M.

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Feldkamp, J. M.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Fritz, D. M.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Gaudin, J.

Giewekemeyer, K.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Gleeson, A.

Grunert, J.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Guérineau, N.

Gulden, J.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Hájková, V.

Hertz, H. M.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Holmberg, A.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Hoppe, R.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Ice, G. E.

G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
[CrossRef]

Juha, L.

Jurek, M.

Khorsand, A. R.

Klinger, D.

Krzywinski, J.

Lindqvist, S.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Mancuso, A. P.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Mantravadi, M. V.

M. V. Mantravadi, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed. (Wiley, 1992).

Marangos, J. P.

J. P. Marangos, Contemp. Phys. 52, 551 (2011).
[CrossRef]

Menzel, A.

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Nilsson, D.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Pang, J. W. L.

G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
[CrossRef]

Patommel, J.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Pfeiffer, F.

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Primot, J.

Reinspach, J.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Ronchi, V.

Rutishauser, S.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Salditt, T.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Samberg, D.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Samoylova, L.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Schoder, S.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Schroer, C. G.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Schropp, A.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Sinn, H.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Sobierajski, R.

Stephan, S.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Störmer, M.

Thibault, P.

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Tiedtke, K.

Toleikis, S.

Uhlen, F.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Vartanyants, I. A.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Velghe, S.

Vogt, U.

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Vyšín, L.

Wabnitz, H.

Wattellier, B.

Weckert, E.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Wilke, R. N.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Wyant, J. C.

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

A. Schropp, P. Boye, J. M. Feldkamp, R. Hoppe, J. Patommel, D. Samberg, S. Stephan, K. Giewekemeyer, R. N. Wilke, T. Salditt, J. Gulden, A. P. Mancuso, I. A. Vartanyants, E. Weckert, S. Schoder, M. Burghammer, and C. G. Schroer, Appl. Phys. Lett. 96, 091102 (2010).
[CrossRef]

Contemp. Phys.

J. P. Marangos, Contemp. Phys. 52, 551 (2011).
[CrossRef]

J. Vac. Sci. Technol. B

F. Uhlen, S. Lindqvist, D. Nilsson, J. Reinspach, U. Vogt, H. M. Hertz, A. Holmberg, and R. Barrett, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 06FG03 (2011).
[CrossRef]

Nat. Commun.

S. Rutishauser, L. Samoylova, J. Krzywinski, O. Bunk, J. Grunert, H. Sinn, M. Cammarata, D. M. Fritz, and C. David, Nat. Commun. 3, 947 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Science

G. E. Ice, J. D. Budai, and J. W. L. Pang, Science 334, 1234 (2011).
[CrossRef]

P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, and F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).
[CrossRef]

Other

A. Cornejo-Roodriguez, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed., 2nd ed. (Wiley, 1992), pp. 321–365.

M. V. Mantravadi, in Optical Shop Testing, D. Malacara, ed. (Wiley, 1992).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

Experimental arrangement for the Ronchi test. Hard x-rays (8.194 keV) from LCLS are focused by a zone plate. A grating is placed close to the focus, generating several identical but shifted copies of the incident spherical wave. The resulting interference fringes from the overlapping zeroth and first orders are recorded with a two-dimensional x-ray detector.

Fig. 2.
Fig. 2.

Comparison between measured and simulated Ronchigrams. Top row: measured images for two different grating positions. Middle row: simulated images with aberrations present. Bottom row: simulated images for an aberration-free optic. The dark middle circle and cross structure is the zone-plate central stop.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Simulated OPD in the lens plane. (b) Intensity in the plane perpendicular to the optical axis with the highest intensity.

Metrics