Многоэлементные преломляющие рентгеновские линзы

Разработчик: Лаборатория элионики

 

Многоэлементные преломляющие рентгеновские линзы предназначены для фокусировки рентгеновских лучей с энергией фотонов в диапазоне от 5 кэВ до 20 кэВ в микронные и субмикронные пятна. Линзы могут быть использованы в качестве объектива рентгеновского микроскопа для получения изображений объектов с пространственным разрешением около 1 мкм.  Линзы выполнены в виде стеклянного капилляра, заполненного заданным числом двояковогнутых сферических эпоксидных микролинз. Радиус кривизны отдельной микролинзы совпадает с радиусом канала капилляра. Фокусное расстояние линзы F рассчитывается по следующей формуле: F= R/(2Nd), где R- радиус кривизны микролинзы, N- число микролинз,  (1-d) – действительная часть комплексного  показателя преломления n =1- d- iβ.  Для эпоксидной смолы, которая использовалась в качества материала для линз, параметр d = 3,78 10-6,  b = 7.16 10 -9 для фотонов с энергией 8 кэВ.

Фотография 1	Фотография 2

На первой фотографии показаны две многоэлементные преломляющие линзы. Верхняя линза (№1) содержит 114 микролинз с радиусом кривизны R=100 мкм, нижняя линза (№2) содержит 161 микролинзу с радиусом кривизны 50 мкм. Фокусное  расстояние линзы №1 равно 100 мм, линзы №2- 45 мм  для фотонов с энергией 8 кэВ. На второйфотографии показан стеклянный капилляр, заполненный микролинзами. 
Оптические параметры рентгеновских линз испытывались на следующих синхротронах: SPring-8 (Япония), SSRL (США), APS (США), ANKA (Германия), ESRF (Франция), Курчатовский синхротрон, Synchrotron in Hefei (Китай), Synchrotron in Shanghai (Китай). Было установлено, что линзы фокусируют рентгеновские лучи в пятно размером 1-2 мкм, при этом теоретически возможный предел составляет ),1 мкм и меньше. Разработанные линзы являются изображающим устройством и, как и линзы для видимого диапазона спектра, могут быть использованы для формирования изображения объектов. Линзы являются изображающим устройством и, как и линзы для видимого диапазона спектра, могут быть использованы для формирования изображения объектов в рентгеновских лучах.

Рисунок 1	Рисунок 2

На первом рисунке приведено изображение золотой сетки № 1500 (диаметр проволоки 5 мкм) в рентгеновских лучах, полученное на синхротроне в г. Hefei (Китай) с использованием многоэлементной рентгеновской линзы №2. На втором рисунке показано изображение аквариумной рыбки  в рентгеновских лучах, полученное с использованием многоэлементной преломляющей линзы №1 и рентгеновской трубки в качестве источника излучения.

Публикации:

1. Dudchik Yu.I., Kolchevsky N.N., Nucl.Instr.Meth. A., 421, 361-363 (1999).

2. Dudchik Yu.I. et. al, Rev.Sci.Instr.,75 (11), 4651-4655 (2004).

3. Gary C.K.,et. al, Appl. Phys. Lett., 90, P. 181111-1–181111-4 (2007).