來自瑞士保羅謝爾研究所，巴塞爾大學和德國電子同步加速器研究所的一組科學家展示了使用折射透鏡和菲涅爾波帶片的定制組合首次實現(xiàn)X射線復消色差透鏡系統(tǒng)。這種創(chuàng)新方法能夠在寬X射線能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的消色差效果。X射線光學的這一突破性研究發(fā)表在近日的《光：科學與應用》上。

復合折射透鏡（左）與火柴頭（右）的對比

衍射透鏡和折射透鏡在X射線分析和高分辨率X射線顯微系統(tǒng)中廣泛應用。在材料科學、能源科學和生物學中具有許多科學應用。

然而，這兩種透鏡的高色散特性導致不同波長的X射線焦點位置不同，從而造成成像時的色差問題，成像質(zhì)量大打折扣。因此，利用衍射或折射透鏡的X射線顯微成像系統(tǒng)通常使用高度單色性的光來避免色差現(xiàn)象，其代價則是大量的X射線被浪費。

復消色差X射線光學元件由兩個相互獨立的光學元件組成：一個是雙光子聚合3D打印技術(shù)制造的復合折射透鏡，另一個是通過電子束光刻和金電鍍制造的菲涅爾波帶片。這些元件是使用Paul Scherrer Institut的潔凈室和納米制造設(shè)備在內(nèi)部生產(chǎn)的。

X射線復消色差透鏡的組成部分

采用掃描透射X射線顯微鏡和疊層X射線成像對復消色差X射線光學器件進行了表征。在德國PETRA III同步輻射P06光束線上進行的X射線掃描透射顯微成像和疊層成像測量結(jié)果顯示，該透鏡系統(tǒng)在7至12 keV的X射線能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出極佳的消色差性能。

X射線消色差和復消色差透鏡的問世，是X射線顯微成像領(lǐng)域具有里程碑意義的重大進展，甚至有可能以其經(jīng)濟、緊湊和同軸成像的優(yōu)勢取代現(xiàn)有的反射鏡系統(tǒng)，未來，將在基于加速器和實驗室X射線源的顯微成像系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2023-05-apochromatic-x-ray-focusing.html

論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-023-01157-8

審核編輯 ：李倩