毛细管X射线光学器件

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1、孙天希*刘志国北京师范大学核科学与技术学院*手机：13121947091电话：010-62207171E-mail:stx@bnu.edu.cn报告人：姜博文毛细管光学应用共聚焦XRF毛细管光学原理共聚焦能量色散XRD共聚焦小角散射毛细管类型其他潜在应用一、毛细管光学ZYXCriticalangle毛细管光学原理当X射线进入玻璃毛细管，X射线照射到毛细管内表面时，如果其入射角小于X射线在相应玻璃材料表面的全反射临界角，则在毛细管内表面X射线会发生全反射，其传播方向发生改变而进一步向前传输。若X射线进入玻璃毛细管的入射角大于临界角，这一部分X射线就会被毛细管管壁吸收或发生散射。毛细管

2、光学原理椭球管拉丝机锥形管半会聚透镜会聚透镜单管锥形管多毛细管X光透镜（Kumakhov透镜）会聚透镜多毛细管X光透镜是由大量中空的玻璃纤维组合而成，由俄罗斯科学家Kumakhov发明，也可称为Kumakhov透镜。该类透镜可以将X射线进行会聚，从而得到焦斑直径达十微米量级的焦斑，其光强增益可达到三个数量级。会聚透镜，将发散的X射线束重新会聚到一个焦点，且具有功率密度增益。平行束透镜，将发散的X射线束约束为发散度几毫弧度的准平行束。装配式X光透镜二、应用基于多毛细管X射线透镜的共聚焦技术应用基于多毛细管X射线透镜发展起来的共聚焦技术正被广泛的使用，共聚焦技术最先由Gibson和Ku

3、makhov在90年代初提出。现今，共聚焦技术已经广泛使用于三维微束X荧光分析、三维X射线精细吸收谱学、能量色散微束X射线衍射技术（EDMXRD)、X射线小角散射以及X射线成像技术。共聚焦原理激发源端的会聚透镜（PFXRL）的出口焦斑和探测器端平行束透镜（PPXRL）的焦斑重合时，构成共聚焦结构。平行束透镜只能接收到焦斑重合区域内的X射线信号，使具有空间分辨能力。三维共聚焦微元结构示意图三维共聚焦X射线荧光分析技术CCDandspectroscopyX-raysourceSDDPolycapillaryx-ZYraylensSampleXx-y-zsample共聚焦调节完毕后，两个

4、多毛stage细管X光透镜不动。通过样品在X-Y-Z轴三个方向上的移动，可以得到样品在不同深度处各微元的X射线荧光信号，实现对样品的无损三维元素分布等分析。三维共聚焦XRF可用于深度剖析，定点分析，表面形貌分析，基于表面形貌的深度元素分布分析平移台会聚X射线透镜平行X射线透镜探测器X射线光管CCD摄像头SpatiallyResolvedInSituMeasurementsoftheIonDistributionNeartheSurfaceofElectrodeinaSteady-StateDiffusioninanElectrolyticTankwithConfocalMicroX

5、-rayFluorescence.SongPeng,TianxiSun(通讯作者),et.al..Anal.Chem.2014,86,362.(IF=5.8)能量色散共聚焦XRDTianxiSunetal.J.Appl.Cryst.(2007).40,1169-1173共聚焦EDMXRD系统是基于一个位于激发通道的PFXRL和一个位于探测通道的PPXRL实现的。当这两个透镜的焦斑位置重合时，就构成共聚焦状态。而PFXRL的出口焦点和PPXRL的入口焦点重合，这种共聚焦结构可以保证只有被共聚焦微元覆盖的样品位置的XRD信号可以被获得，通过在共聚焦位置在检测样品的表面平行移动或垂直移动

6、，可以点对点的获得物体三维XRD信息。同时共聚焦状态对提高EDMXRD的信噪比非常有利。晶格间距的分辨率点对点深度扫描（三维共聚焦）TianxiSunetal.J.Appl.Cryst.(2007).40,1169-1173不同深度处扫描提高提高了信噪比信噪比TianxiSunetal.NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearchA723(2013)1-4运用共聚焦能量色散X射线衍射原位实时分析电化学沉积晶体生长过程FangzuoLi,TianxiSun(通讯作者）,etal.NuclearInstrumentsandMethodsin

7、PhysicsResearchA785(2015)201-2051.11.11.11.1t=2mint=3mint=4mint=1min1.01.01.0FekFek1.0Cuk0.90.9Cuk0.9Fek0.90.80.80.80.8Fek0.7Cuk0.70.70.7CukFek0.6Fek0.60.6Cuk0.6CrkFekCrk0.5Crk0.50.5CrkCrk0.5CrkCukCukCrk0.40.4Crk0.