【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室在微焦點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題。相關成果以“Bifocal photon sieve imaging in the hard x-ray region”為題，發表于Optics Letters。
菲涅耳波帶片于1818年被提出，并于二十世紀六十年代成功應用于x射線聚焦研究。2001年光子篩的出現，為x射線的高性能聚焦提供了波帶片之外的器件選擇。但傳統的波帶片和光子篩為單焦特性，無法滿足短波衍射成像和干涉傳感的分束需求。隨著高相干短波光源問題的解決，對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傳統光子篩進行編碼處理，優化設計出了硬x射線雙焦光子篩，在復旦大學陳宜方教授課題組的幫助下完成了器件的加工與檢測，如圖1所示。通過使用銅箔對微焦點x射線源進行濾波處理，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。在此基礎上，對雙焦光子篩進行等大成像實驗，由x射線CCD進行記錄，如圖2、圖3所示。實驗結果顯示，不論是長焦還是短焦成像，探測器在前后移動過程中記錄的像都是先變小后變大，充分證明雙焦光子篩實現了變焦分束成像。硬x射線分束器的出現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用拓展了新的發展空間。
相關工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項A類等項目的支持。
圖1雙焦光子篩，(a)光學顯微鏡照，(b)掃描電子顯微鏡照，(c)最小孔，(d)金高度。圖片來源上海光機所
圖2長焦成像的實驗結果，(a-i)探測器逐漸靠近像面，然后遠離像面。圖片來源上海光機所
圖3短焦成像的實驗結果，(a-c)探測器逐漸靠近像面，然后遠離像面。圖片來源上海光機所
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