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Kinoform单透镜的硬X射线聚焦性能

陈直 许良 陈荣昌 杜国浩 邓彪 谢红兰 肖体乔

Kinoform单透镜的硬X射线聚焦性能

陈直, 许良, 陈荣昌, 杜国浩, 邓彪, 谢红兰, 肖体乔
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  • Kinoform单透镜可以高效聚焦硬X射线至纳米量级, 在X射线纳米显微学和纳米光谱学领域有着重要的应用前景. 基于衍射光学和傅里叶光学理论, 给出了X射线经由Kinoform单透镜聚焦的物理模型, 基于数值模拟, 研究了不同材料、光子能量、台阶数量和顶点曲率半径对Kinoform单透镜聚焦性能的影响. 结果表明, 孔径为1 mm的Kinoform单透镜对30 keV的X射线聚焦, 可以得到14 nm焦斑、62 μm焦深, 且可实现4个量级的光强增益和大于30%的光强透过率.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 81430087, 11275257, 11375257)、国家自然科学基金联合重点项目(批准号: U1232205)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB834301)和CAS-CSIRO国际合作项目(批准号: GJHZ1303)资助的课题.
    [1]

    Vartanyants I A, Singer A 2010 New J. Phys. 12 035004

    [2]

    Yabashi M, Tono K, Mimura H, Matsuyama S, Yamauchi K, Tanaka T, Tanaka H, Tamasaku K, Ohashi H, Goto S, Ishikawa T 2014 J. Synchrotron Rad. 21 976

    [3]

    Qi J C, Ye L L, Chen R C, Xie H L, Ren Y Q, Du G H, Deng B, Xiao T Q 2014 Acta Phys. Sin. 63 104202 (in Chinese) [戚俊成, 叶琳琳, 陈荣昌, 谢红兰, 任玉琦, 杜国浩, 邓彪, 肖体乔 2014 物理学报 63 104202]

    [4]

    Ice G E, Budai J D, Pang J W L 2011 Science 334 1234

    [5]

    Sakdinawat A, Attwood D 2010 Nat. Photon. 4 840

    [6]

    Liu H Q, Ren Y Q, Zhou G Z, He Y, Xue Y L, Xiao T Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 078701 (in Chinese) [刘慧强, 任玉琦, 周光照, 和友, 薛艳玲, 肖体乔 2012 物理学报 61 078701]

    [7]

    Wang Y D, Peng G Y, Tong Y J, Zhou G Z, Ren Y Q, Yang Q, Xiao T Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 054205 (in Chinese) [王玉丹, 彭冠云, 佟亚军, 周光照, 任玉琦, 杨群, 肖体乔 2012 物理学报 61 054205]

    [8]

    Döring F, Robisch A L, Eberl C, Osterhoff M, Ruhlandt A, Liese T, Schlenkrich F, Hoffmann S, Bartels M, Salditt T, Krebs H U 2013 Opt. Express 21 19311

    [9]

    Huang X, Yan H, Nazaretski E, Conley R, Bouet N, Zhou J, Lauer K, Li L, Eom D, Legnini D, Harder R, Robinson I K, Chu Y S 2013 Sci. Rep. 3 3562

    [10]

    Mimura H, Handa S, Kimura T, Yumoto H, Yamakawa D, Yokoyama H, Matsuyama S, Inagaki K, Yamamura K, Sano Y, Tamasaku K, Nishino Y, Yabashi M, Ishikawa T, Yamauchi K 2010 Nat. Phys. 6 122

    [11]

    Schroer C G, Kurapova O, Patommel J, Boye P, Feldkamp J, Lengeler B, Burghammer M, Riekel C, Vincze L, van der Hart A, Küuchler M 2005 Appl. Phys. Lett. 87 124103

    [12]

    Kang H C, Yan H, Winarski R P, Holt M V, Maser J, Liu C, Conley R, Vogt S, Macrander A T, Stephenson G B 2008 Appl. Phys. Lett. 92 221114

    [13]

    Snigirev A, Kohn V, Snigireva I, Lengeler B 1996 Nature 384 49

    [14]

    Chen Z, Xie H L, Deng B, Du G H, Jiang H D, Xiao T Q 2014 Chin. Opt. Lett. 12 123401

    [15]

    Snigirev A, Snigireva I 2008 C. R. Physique 9 507

    [16]

    Elleaume P 1998 J. Synchrotron Rad. 5 1

    [17]

    Kohmura Y, Awaji M, Suzuki Y, Ishikawa T, Dudchik Y I, Kolchevsky N N, Komarov F F 1999 Rev. Sci. Instrum. 70 4161

    [18]

    Lengeler B, Schroer C G, Richwin M, Tummler J, Drakopoulos M, Snigirev A, Snigireva I 1999 Appl. Phys. Lett. 74 3924

    [19]

    Schroer C G,Gunzler T F, Benner B, Kuhlmann M, Tummler J, Lengeler B, Rau C, Weitkamp T, Snigirev A, Snigireva I 2001 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 467 966

    [20]

    Aristov V, Grigoricv M, Kuznetsov S, Shabclnikov L, Yunkin V, Hoffmann M, Vogcs E 2000 Opt. Commun. 177 33

    [21]

    Schroer C G, Kuhlmann M, Hunger U T, Günzler T F, Kurapova O, Feste S, Frehse F, Lengeler B, Drakopoulos M, Somogyi A, Simionovici A S, Snigirev A, Snigireva I, Schug C, Schroder W H 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1485

    [22]

    Evans-Lutterodt K, Stein A, Ablett J M, Bozovic N, Taylor A, Tennant D M 2007 Phys. Rev. Lett. 99 134801

    [23]

    Alianelli L, Sawhney K J S, Barrett R, Pape I, Malik A, Wilson M C 2011 Opt. Express 19 11120

    [24]

    Kohn V G 2012 J. Synchrotron Rad. 19 84

    [25]

    Sánchez del Río M 2013 J. Phys.: Conf. Ser. 425 162003

    [26]

    Canestrari N, Chubar O, Reininger R 2014 J. Synchrotron Rad. 21 1110

    [27]

    Born M, Wolf E 1980 Principles of Optics (Oxford: Pergamon Press) p376

    [28]

    Sales T R M, Morris G M 1997 Appl. Opt. 36 253

    [29]

    Buralli D A, Morris G M, Rogers J R 1989 Appl. Opt. 28 976

    [30]

    Lund M W 1997 J. X-Ray Sci. Technol. 7 265

  • [1]

    Vartanyants I A, Singer A 2010 New J. Phys. 12 035004

    [2]

    Yabashi M, Tono K, Mimura H, Matsuyama S, Yamauchi K, Tanaka T, Tanaka H, Tamasaku K, Ohashi H, Goto S, Ishikawa T 2014 J. Synchrotron Rad. 21 976

    [3]

    Qi J C, Ye L L, Chen R C, Xie H L, Ren Y Q, Du G H, Deng B, Xiao T Q 2014 Acta Phys. Sin. 63 104202 (in Chinese) [戚俊成, 叶琳琳, 陈荣昌, 谢红兰, 任玉琦, 杜国浩, 邓彪, 肖体乔 2014 物理学报 63 104202]

    [4]

    Ice G E, Budai J D, Pang J W L 2011 Science 334 1234

    [5]

    Sakdinawat A, Attwood D 2010 Nat. Photon. 4 840

    [6]

    Liu H Q, Ren Y Q, Zhou G Z, He Y, Xue Y L, Xiao T Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 078701 (in Chinese) [刘慧强, 任玉琦, 周光照, 和友, 薛艳玲, 肖体乔 2012 物理学报 61 078701]

    [7]

    Wang Y D, Peng G Y, Tong Y J, Zhou G Z, Ren Y Q, Yang Q, Xiao T Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 054205 (in Chinese) [王玉丹, 彭冠云, 佟亚军, 周光照, 任玉琦, 杨群, 肖体乔 2012 物理学报 61 054205]

    [8]

    Döring F, Robisch A L, Eberl C, Osterhoff M, Ruhlandt A, Liese T, Schlenkrich F, Hoffmann S, Bartels M, Salditt T, Krebs H U 2013 Opt. Express 21 19311

    [9]

    Huang X, Yan H, Nazaretski E, Conley R, Bouet N, Zhou J, Lauer K, Li L, Eom D, Legnini D, Harder R, Robinson I K, Chu Y S 2013 Sci. Rep. 3 3562

    [10]

    Mimura H, Handa S, Kimura T, Yumoto H, Yamakawa D, Yokoyama H, Matsuyama S, Inagaki K, Yamamura K, Sano Y, Tamasaku K, Nishino Y, Yabashi M, Ishikawa T, Yamauchi K 2010 Nat. Phys. 6 122

    [11]

    Schroer C G, Kurapova O, Patommel J, Boye P, Feldkamp J, Lengeler B, Burghammer M, Riekel C, Vincze L, van der Hart A, Küuchler M 2005 Appl. Phys. Lett. 87 124103

    [12]

    Kang H C, Yan H, Winarski R P, Holt M V, Maser J, Liu C, Conley R, Vogt S, Macrander A T, Stephenson G B 2008 Appl. Phys. Lett. 92 221114

    [13]

    Snigirev A, Kohn V, Snigireva I, Lengeler B 1996 Nature 384 49

    [14]

    Chen Z, Xie H L, Deng B, Du G H, Jiang H D, Xiao T Q 2014 Chin. Opt. Lett. 12 123401

    [15]

    Snigirev A, Snigireva I 2008 C. R. Physique 9 507

    [16]

    Elleaume P 1998 J. Synchrotron Rad. 5 1

    [17]

    Kohmura Y, Awaji M, Suzuki Y, Ishikawa T, Dudchik Y I, Kolchevsky N N, Komarov F F 1999 Rev. Sci. Instrum. 70 4161

    [18]

    Lengeler B, Schroer C G, Richwin M, Tummler J, Drakopoulos M, Snigirev A, Snigireva I 1999 Appl. Phys. Lett. 74 3924

    [19]

    Schroer C G,Gunzler T F, Benner B, Kuhlmann M, Tummler J, Lengeler B, Rau C, Weitkamp T, Snigirev A, Snigireva I 2001 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 467 966

    [20]

    Aristov V, Grigoricv M, Kuznetsov S, Shabclnikov L, Yunkin V, Hoffmann M, Vogcs E 2000 Opt. Commun. 177 33

    [21]

    Schroer C G, Kuhlmann M, Hunger U T, Günzler T F, Kurapova O, Feste S, Frehse F, Lengeler B, Drakopoulos M, Somogyi A, Simionovici A S, Snigirev A, Snigireva I, Schug C, Schroder W H 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1485

    [22]

    Evans-Lutterodt K, Stein A, Ablett J M, Bozovic N, Taylor A, Tennant D M 2007 Phys. Rev. Lett. 99 134801

    [23]

    Alianelli L, Sawhney K J S, Barrett R, Pape I, Malik A, Wilson M C 2011 Opt. Express 19 11120

    [24]

    Kohn V G 2012 J. Synchrotron Rad. 19 84

    [25]

    Sánchez del Río M 2013 J. Phys.: Conf. Ser. 425 162003

    [26]

    Canestrari N, Chubar O, Reininger R 2014 J. Synchrotron Rad. 21 1110

    [27]

    Born M, Wolf E 1980 Principles of Optics (Oxford: Pergamon Press) p376

    [28]

    Sales T R M, Morris G M 1997 Appl. Opt. 36 253

    [29]

    Buralli D A, Morris G M, Rogers J R 1989 Appl. Opt. 28 976

    [30]

    Lund M W 1997 J. X-Ray Sci. Technol. 7 265

  • [1] 常强, 杨艳芳, 何英, 刘海港, 刘键. 4pi聚焦系统中振幅和相位调制的径向偏振涡旋光束聚焦特性的研究. 物理学报, 2013, 62(10): 104202. doi: 10.7498/aps.62.104202
    [2] 于 斌, 彭 翔, 田劲东, 牛憨笨. 硬x射线同轴相衬成像的相位恢复. 物理学报, 2005, 54(5): 2034-2037. doi: 10.7498/aps.54.2034
    [3] 高大超, A.POGANY, A.W.STEVENSON, T.GUREYEV, S.W.WILKINS, 麦振洪. 硬X射线位相衬度成象. 物理学报, 2000, 49(12): 2357-2368. doi: 10.7498/aps.49.2357
    [4] 黄万霞, 袁清习, 田玉莲, 朱佩平, 姜晓明, 王寯越. 同步辐射硬x射线衍射增强成像新进展. 物理学报, 2005, 54(2): 677-681. doi: 10.7498/aps.54.677
    [5] 余波, 陈伯伦, 侯立飞, 苏明, 黄天晅, 刘慎业. 化学气相沉积金刚石探测器测量辐射驱动内爆的硬X射线. 物理学报, 2013, 62(5): 058102. doi: 10.7498/aps.62.058102
    [6] 赵学峰, 李三伟, 蒋刚, 王传珂, 李志超, 胡峰, 李朝光. 超热电子与金黑腔靶作用产生硬X射线的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2011, 60(7): 075203. doi: 10.7498/aps.60.075203
    [7] 王铮, 高春清, 辛璟焘. 高阶矢量光束高数值孔径聚焦特性的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 124209. doi: 10.7498/aps.61.124209
    [8] 蒋忠君, 刘建军. 超振荡及其远场聚焦成像研究进展. 物理学报, 2016, 65(23): 234203. doi: 10.7498/aps.65.234203
    [9] 于永江, 陈建农, 闫金良, 王菲菲. 聚焦径向调制Bessel-Gaussian光束实现亚波长尺寸纵向偏振光束. 物理学报, 2011, 60(4): 044205. doi: 10.7498/aps.60.044205
    [10] 谷文浩, 常胜江, 范飞, 张选洲. 基于锑化铟亚波长阵列结构的太赫兹聚焦器件. 物理学报, 2016, 65(1): 010701. doi: 10.7498/aps.65.010701
    [11] 李嘉明, 唐鹏, 王佳见, 黄涛, 林峰, 方哲宇, 朱星. 阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦. 物理学报, 2015, 64(19): 194201. doi: 10.7498/aps.64.194201
    [12] 侯海生, 王光明, 李海鹏, 蔡通, 郭文龙. 超薄宽带平面聚焦超表面及其在高增益天线中的应用. 物理学报, 2016, 65(2): 027701. doi: 10.7498/aps.65.027701
    [13] 张诚, 方龙杰, 朱建华, 左浩毅, 高福华, 庞霖. 四元裂解位相调制实现相干光通过散射介质聚焦. 物理学报, 2017, 66(11): 114202. doi: 10.7498/aps.66.114202
    [14] 刘康, 何韬, 刘涛, 李国卿, 田博, 王佳怡, 杨树明. 激光照明条件对超振荡平面透镜聚焦性能的影响. 物理学报, 2020, 69(18): 184215. doi: 10.7498/aps.69.20200577
    [15] 李唐景, 梁建刚, 李海鹏, 牛雪彬, 刘亚峤. 基于单层线-圆极化转换聚焦超表面的宽带高增益圆极化天线设计. 物理学报, 2017, 66(6): 064102. doi: 10.7498/aps.66.064102
    [16] 李敏, 张志友, 石莎, 杜惊雷. 亚波长金属聚焦透镜结构参数的优化与分析. 物理学报, 2010, 59(2): 958-963. doi: 10.7498/aps.59.958
    [17] 李阳月, 陈子阳, 刘辉, 蒲继雄. 涡旋光束的产生与干涉. 物理学报, 2010, 59(3): 1740-1748. doi: 10.7498/aps.59.1740
    [18] 张前安, 吴逢铁, 郑维涛. 轴棱锥-透镜系统产生局域空心光束中心亮斑的消除. 物理学报, 2012, 61(3): 034205. doi: 10.7498/aps.61.034205
    [19] 闻远辉, 陈钰杰, 余思远. 基于焦散线方法的自加速光束设计. 物理学报, 2017, 66(14): 144210. doi: 10.7498/aps.66.144210
    [20] 孙芳, 曾周末, 王晓媛, 靳世久, 詹湘琳. 界面条件下线型超声相控阵声场特性研究. 物理学报, 2011, 60(9): 094301. doi: 10.7498/aps.60.094301
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-10
  • 修回日期:  2015-03-25
  • 刊出日期:  2015-08-05

Kinoform单透镜的硬X射线聚焦性能

  • 1. 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 81430087, 11275257, 11375257)、国家自然科学基金联合重点项目(批准号: U1232205)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB834301)和CAS-CSIRO国际合作项目(批准号: GJHZ1303)资助的课题.

摘要: Kinoform单透镜可以高效聚焦硬X射线至纳米量级, 在X射线纳米显微学和纳米光谱学领域有着重要的应用前景. 基于衍射光学和傅里叶光学理论, 给出了X射线经由Kinoform单透镜聚焦的物理模型, 基于数值模拟, 研究了不同材料、光子能量、台阶数量和顶点曲率半径对Kinoform单透镜聚焦性能的影响. 结果表明, 孔径为1 mm的Kinoform单透镜对30 keV的X射线聚焦, 可以得到14 nm焦斑、62 μm焦深, 且可实现4个量级的光强增益和大于30%的光强透过率.

English Abstract

参考文献 (30)

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