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复合折射透镜的进展和应用


□ 黄承超 穆宝忠 王占山 陈玲燕

  摘 要 文章介绍了X射线复合折射透镜的工作原理,详细回顾了X射线复合折射透镜的发展历程,综述了近年来X射线复合折射透镜的研究成果及其主要应用领域.
  关键词 X射线光学,复合折射透镜,同步辐射,聚焦
  The development and applications of compound refractive lenses
  HUANG Cheng-ChaoMU Bao-ZhongWANG Zhan-ShanCHEN Ling-Yan
  (Institute of Precision Optical Engineering, Tongji University, Shanghai200092,China)
  
  AbstractThe principle of X-ray compound refractive lenses is outlined. Furthermore, their development and applications are reviewed in detail.
  KeywordsX-ray optics, compound refractive lenses, synchrotron radiation, focusing
  
  1 引言
  
  在过去的30年里,X射线光学元件得到了迅速发展.由于X射线相对任何材料的折射率都很小,且有一定的吸收,因此,直到1996年,X射线聚焦光学元件只有反射[1—5](K-B系统、毛细管和波导管)和衍射(菲涅耳波带片和布拉格-菲涅耳波带片)[6,7]两种形式.这些光学元件已广泛应用于X射线成像[3]、X射线衍射[8]、X射线荧光分析[9]和X射线微探针[2]等研究领域.为了获得更多的材料结构和成分信息,需要使用更短波长的硬X射线.对于硬X射线,反射和衍射光学元件的制作成本昂贵,调试困难,甚至是无法制造[10].为了克服反射与衍射光学元件的不足,迫切需要研制一种造价低廉、调试方便,并且能够有效工作在硬X射线波段(能量大于5keV)的X射线光学元件.
  1996年,针对第三代同步辐射硬X射线研究工作的需求,法国欧洲同步辐射装置的科学家提出了X射线复合折射透镜的概念,并用实验进行了验证[11],用复合在一起的多个折射透镜实现了14keV硬X射线的会聚,焦距1.8m.与以往的想法不同,这次是采用低原子序数材料来减小X射线吸收.目前通过合理设计透镜参数,复合折射透镜的透过率已做到90%左右.与其他X射线光学元件相比,X射线复合折射透镜具有不改变光路走向、高温稳定性好且易冷却、结构简单紧凑、对透镜表面粗糙度要求低、可工作在高能X射线波段(100keV—1MeV)等许多优点,因此,很快成为X射线光学元件研究的一个热点并已在多个同步辐射研究中心的光束线预聚焦[12]、X射线成像[13—16]、X射线衍射[17]与荧光分析[18]、高分辨率X射线微探针[19,20]等方面获得广泛应用. ......
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摘自:物理
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