近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在微焦點(diǎn)x射線源上首次完成硬x射線的變焦分束成像研究，解決了硬x射線波段的分束器受限問(wèn)題。相關(guān)成果以“Bifocal photon sieve imaging in the hard x-ray region”為題，發(fā)表于Optics Letters。

菲涅耳波帶片于1818年被提出，并于二十世紀(jì)六十年代成功應(yīng)用于x射線聚焦研究。2001年光子篩的出現(xiàn)，為x射線的高性能聚焦提供了波帶片之外的器件選擇。但傳統(tǒng)的波帶片和光子篩為單焦特性，無(wú)法滿足短波衍射成像和干涉?zhèn)鞲械姆质枨蟆ｋS著高相干短波光源問(wèn)題的解決，對(duì)x射線分束器件的需求變得更加迫切。

科研人員借助古希臘梯子序列對(duì)傳統(tǒng)光子篩進(jìn)行編碼處理，優(yōu)化設(shè)計(jì)出了硬x射線雙焦光子篩，在復(fù)旦大學(xué)陳宜方教授課題組的幫助下完成了器件的加工與檢測(cè)，如圖1所示。通過(guò)使用銅箔對(duì)微焦點(diǎn)x射線源進(jìn)行濾波處理，得到了半值全寬0.0242keV中心8.39keV的譜線，其中x射線源主要集中在7.38 keV、8.39 keV、9.67 keV、9.96 keV、11.29 keV。在此基礎(chǔ)上，對(duì)雙焦光子篩進(jìn)行等大成像實(shí)驗(yàn)，由x射線CCD進(jìn)行記錄，如圖2、圖3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不論是長(zhǎng)焦還是短焦成像，探測(cè)器在前后移動(dòng)過(guò)程中記錄的像都是先變小后變大，充分證明雙焦光子篩實(shí)現(xiàn)了變焦分束成像。硬x射線分束器的出現(xiàn)為激光等離子體的變分辨率診斷、x射線顯微鏡和分束相干衍射成像等應(yīng)用拓展了新的發(fā)展空間。

相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接

圖1雙焦光子篩，(a)光學(xué)顯微鏡照，(b)掃描電子顯微鏡照，(c)最小孔，(d)金高度

圖2長(zhǎng)焦成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，(a-i)探測(cè)器逐漸靠近像面，然后遠(yuǎn)離像面

圖3短焦成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，(a-c)探測(cè)器逐漸靠近像面，然后遠(yuǎn)離像面