1 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室, 北京 100875
2 北京市科学技术研究院辐射技术研究所, 北京 100875
高能X射线微焦斑在高能微束X射线分析技术中具有重要应用。为了获得高能X射线微焦斑透镜,理论设计了基于锥形单毛细管的高能X射线微焦斑透镜,该类锥形毛细管透镜可以把能量为100 keV的X射线会聚成微焦斑,焦斑直径和功率密度增益分别在微米和几十量级,对应的焦距为5毫米左右;并且理论模拟了该类锥形毛细管透镜采用玻璃反射面和金属(纯金)反射面后的特性,在透镜焦斑处,采用纯金金属反射面的锥形毛细管透镜的光通量为采用普通硅酸盐玻璃反射面的锥形毛细管透镜的14.8倍。模拟结果对锥形单毛细管X射线透镜的研制和应用具有指导意义。
光学学报
2022, 42(11): 1134019
1 北京师范大学射线束技术教育部重点实验室, 核科学与技术学院, 北京 100875
2 北京市科学技术研究院辐射技术研究所, 北京 100875
毛细管X射线透镜的工作原理是X射线全反射,它可以被设计成不同的形状以获得满足不同需求的各类高功率密度增益光束,如准平行束、微焦斑、环形束等。毛细管X射线透镜可以调控来自各类X射线源的X射线,如实验室传统X射线光源、同步辐射光源、激光等离子X射线光源、自由电子X射线激光装置、星系中X射线源等。毛细管X射线透镜可以方便经济地助力X射线技术发展,所以它被广泛应用在X射线技术领域,对X射线科学与技术的发展起到了重要作用。主要综述了近几年毛细管X射线透镜的设计、制备和应用情况,并对毛细管X射线透镜技术的进一步发展提出了展望。
光学学报
2022, 42(11): 1134002
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京师范大学, 北京 100875
设计并成功研制了单毛细管椭球镜,并通过光学及X射线方法测试了它的特性。椭球镜的面形误差为15 μrad,能量为9 keV时聚焦光斑直径为40 μm,聚焦光斑发射角为1.75 mrad。基于研制的椭球镜,在上海光源X射线成像线站搭建X射线纳米成像系统,并实现了纳米成像,这表明该椭球镜可满足X射线纳米成像的需求。
X射线光学 X射线显微镜 单毛细管椭球镜 检测 同步辐射 光学学报
2017, 37(10): 1034002
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
建立了一种基于同步辐射X射线的立体成像系统用于上海光源成像线站(BL13W)。该系统使用两个弯曲毛细管将同步辐射光引出并分为交叉的两束光，实验样品置于两束X射线交叉的位置，在其后一定距离处用成像探测器记录样品的两个投影。根据视差方程和相应算法计算出样品各组分的深度信息，得到样品的伪三维图像。与X射线计算机断层扫描技术相比，该方法成像的时间分辨率大大提升甚至接近单次曝光的时间，可以进行实时成像，并降低了样品受辐射的剂量。选用老鼠肝脏毛细血管的投影图像进行数值模拟，得到了理想的模拟效果。选取螺旋形金属丝在搭建的实验平台上进行立体成像，得到了初步的实验结果。螺旋形金属丝的立体信息可以清楚辨认。
X射线光学 同步辐射 X射线立体成像 立体匹配 毛细管
北京师范大学 核科学与技术学院, 北京 100875
设计了一种基于方形多毛细管X射线透镜的X射线探测系统,该系统具有较小的X射线收集角。方形多毛细管X射线透镜是一种基于X射线全反射的X射线调控器件, 可将大面积范围内的X射线汇聚至X射线CCD探测器。通过测定X射线在方形多毛细管X射线透镜中的传输特性、建立数据模型, 可校正X射线CCD所测数据并还原透镜入口端的入射X射线信息。通过光线轨迹追踪方法模拟了方形多毛细管X射线透镜的传输特性。结果表明, 该系统适合探测能量低于21.5 keV的X射线, 用于大面积成像; 也适合探测能量低于14.6 keV的X射线, 用于提高探测效率。该系统不仅可用于诸如X射线脉冲星导航等特殊应用, 也可用于常规X射线探测。
X射线 方形多毛细管X射线透镜 大面积探测 X射线脉冲星导航 X-ray square polycapillary X-ray lens large area detection X-ray pulsar navigation 红外与激光工程
2016, 45(s1): S117001
Xuepeng Sun 1,2,3Zhiguo Liu 1,2,3Tianxi Sun 1,2,3,*Longtao Yi 1,2,3[ ... ]Xunliang Ding 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory of Beam Technology and Materials Modification of the Ministry of Education, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
2 College of Nuclear Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
3 Beijing Radiation Center, Beijing 100875, China
4 Center for Disease Control and Prevention of Beijing, Beijing 100013, China
A tomography device based on a conventional laboratory x ray source, polycapillary parallel x ray lens (PPXRL), and polycapillary collimating x ray lens (PCXRL) is designed. The PPXRL can collect the divergent x ray beam from the source and focus it into a quasi-parallel x ray beam with a divergence of 4.7 mrad. In the center of quasi-parallel x ray beam, there is a plateau region with an average gain in power density of 13.8 and a diameter of 630 μm. The contrast of the image can be improved from 28.9% to 56.0% after adding the PCXRL between the sample and the detector.
340.0340 X-ray optics 220.0220 Optical design and fabrication Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 093401
彭诗棋 1,2,3,*刘志国 1,2,3孙天希 1,2,3王锴 1,2,3[ ... ]陈曼 1,2,3
1 北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室, 北京 100875
2 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
3 北京市辐射中心, 北京 100875
为了优化多毛细管X光透镜的设计，利用旋转坐标系的方法建立子管方程，根据光线追迹原理建立了X 射线在导管中传输的模型，直接求解一元四次方程得到X 射线每次反射时与管壁的交点，从而追踪单根X 射线的运动轨迹，并由大量X 射线的总的运动规律得到X 射线在单根导管中的传输规律，再由单根导管拓展到整个透镜。在此基础上编写程序，实现了对X 光透镜的传输效率和光斑的模拟计算。为了验证模拟的准确性，对两个平行束透镜分别进行了实验测试和模拟。在8.05 keV 下，所测的传输效率为13.0%，模拟计算结果为14.2%。在对光斑的模拟中，模拟所得的光斑也与实验结果相符合。结果表明，模型的建立是合理的，在类似透镜的设计制造中有着潜在应用。
X 射线光学 X 光透镜 光线追踪 数值模拟 孙天希 1,2,3,*刘志国 1,2,3彭松 1,2,3孙蔚渊 1,2,3丁训良 1,2,3
1 北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室, 北京 100875
2 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
3 北京市辐射中心, 北京 100875
全反射X射线光学器件在X射线显微技术中具有重要的应用，有关其焦斑极限的研究对该器件的设计者和使用者具有指导意义。利用海森堡不确定性原理研究了全反射X射线光学器件的焦斑极限。理论结果表明：全反射X射线光学器件的焦斑极限与器件的材料有关；利用镍金属、铅玻璃和硼硅酸盐玻璃制成的全反射X射线光学器件的焦斑极限分别为3.2、4.2和6.6 nm。
X射线光学 焦斑极限 海森堡不确定性原理 全反射X射线光学器件 中国激光
2013, 40(12): 1217001
1 中国政法大学证据科学教育部重点实验室，北京 100088
2 北京师范大学核科学与技术学院， 北京 100875
塑料物证在案件分析中起着重要的作用，如何高效准确地辨别塑料的种类和来源是物证分析领域备受关注的技术。提出了利用塑料对应的“指纹”X射线能谱对塑料进行无损溯源分析的方法。为了得到塑料对应的“指纹”X射线能谱，研制了平行束毛细管X光透镜（PCXRL），设计了基于PCXRL和实验室普通X射线光源的X射线荧光谱仪，该谱仪的最小探测极限在1~35 ng/cm2的范围内，在17.4 keV时，PCXRL整个束斑的直径为3066 μm，整个束斑的放大倍数为12.7，在束斑中心有个强度均匀分布的“坪区”，该“坪区”的直径为570 μm，该处的放大倍数为47.5，这便于高效准确地对各种尺寸的塑料进行溯源分析。实验证明PCXRL在塑料物证鉴别技术中有着潜在的应用价值。
平行束毛细管X光透镜 塑料物证溯源 “指纹”X射线能谱 无损分析
1 北京师范大学核科学与技术学院， 北京 100875
2 中国政法大学证据科学教育部重点实验室， 北京 100088
3 北京市辐射中心， 北京 100875
提出了利用毛细管X光会聚透镜(CFXRL)提取潜指纹的方法特征X射线成像法。为了利用该法提取潜指纹，设计了基于CFXRL和实验室普通X射线光源的微束X射线荧光谱仪，CFXRL的焦斑直径和放大倍数分别为32.2 μm和2940。这便于在高空间分辨下测量潜指纹中化学元素对应的特征X射线，从而实现快速获取潜指纹的目的。另外，特征X射线成像法还可以判断指纹所有者在留下指纹前接触过的物质种类，这对刑侦鉴别也具有重要的应用价值。实验证明，CFXRL在潜指纹提取中存在着潜在的应用价值。
X射线光学 毛细管X光会聚透镜 微束X射线荧光成像 潜指纹
