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消色差X射线透镜打开显微镜的路径,获取光源

2022-5-10 20:30| 发布者: everydayness| 查看: 826| 评论: 0

摘要: 瑞士维利根,2022年5月4日——Paul Scherrer研究所(PSI)的科学家开发了一种用于X射线的消色差透镜,即使X射线具有不同的波长,也可以将X射线束精确地聚焦在单个点上。该镜头将使用X射线更容易地研究纳米结构,支持 ...

         瑞士维利根,2022年5月4日——Paul Scherrer研究所(PSI)的科学家开发了一种用于X射线的消色差透镜,即使X射线具有不同的波长,也可以将X射线束精确地聚焦在单个点上。该镜头将使用X射线更容易地研究纳米结构,支持材料科学,微芯片和电池的研发。
         消色差透镜确保不同波长可以有一个共同的焦点。它们对于产生清晰的摄影和显微镜图像至关重要。迄今为止,消色差透镜一直无法用于X射线。这使得只有使用单色镜片才能进行X射线显微镜检查。只有一部分光可以有效地使用单色透镜,导致图像捕获过程相对低效。
         研究小组将折射结构与衍射元件相结合,以构建消色差X射线透镜,其长度接近1毫米,当打开其末端时类似于火箭。
        “诀窍是意识到我们可以将第二个屈光透镜放置在衍射透镜的前面,”该研究的第一作者Adam Kubec说。用于可见光的消色差透镜通常由两种不同的材料组成。光穿透第一种材料并分裂成其光谱,就像通过传统的玻璃棱镜一样;然后它通过第二种材料来逆转这种效果。
         这种分离波长的过程称为“色散”。
         “然而,这种应用于可见光范围的基本原理在X射线范围内不起作用,”PSI X射线纳米科学与技术实验室X射线光学和应用研究小组负责人Christian David说。“对于X射线,不存在一对材料的光学性质在广泛的波长范围内存在足够差异的材料,以使一种材料抵消另一种材料的影响。换句话说,材料在X射线范围内的色散太相似了。
         David的小组使用已建立的纳米光刻方法来生产衍射透镜,对于第二个元素 - 折射结构 - 在千分尺尺度上使用3D打印。

         为了表征他们的消色差X射线透镜,科学家们在PSI的瑞士光源(SLS)中使用了X射线光束线。他们专门使用Ptychography的X射线显微镜技术分别表征X射线束和消色差透镜。这使得科学家们能够精确地检测不同波长处的X射线焦点的位置。
         该团队还使用一种方法测试了透镜,该方法将样品以小光栅步长穿过X射线束的焦点。当X射线束的波长发生变化时,使用传统X射线透镜产生的图像变得非常模糊。但是,使用新的消色差透镜时不会发生这种情况。
         科学家们表示,新开发的镜头实现了从研究应用到X射线显微镜在商业用途(例如工业中)的飞跃。
         “同步加速器源产生如此高强度的X射线,可以过滤掉除单个波长之外的所有波长,同时仍然保留足够的光来产生图像,”Kubec说。然而,同步加速器是大型研究设施,受到工业领域研发人员的高度追捧。光束时间非常有限且成本高昂,需要长期规划。
         根据Kubec的说法,消色差X射线透镜将克服这一瓶颈,并使紧凑型X射线显微镜成为可能,行业成员可以在自己的场所进行操作。
         PSI表示,它计划与XRnanotech一起销售新镜头,XRnanotech是PSI分拆公司和X射线光学制造商。




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