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抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究

乐孜纯 董文 刘魏 张明 梁静秋 全必胜 刘恺 梁中翥 朱佩平 伊福廷 黄万霞

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抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究

乐孜纯, 董文, 刘魏, 张明, 梁静秋, 全必胜, 刘恺, 梁中翥, 朱佩平, 伊福廷, 黄万霞

Theoretical and experimental results of focusing performance for the parabolic compound X-ray refractive lenses

Le Zi-Chun, Dong Wen, Liu Wei, Zhang Ming, Liang Jing-Qiu, Quan Bi-Sheng, Liu Kai, Liang Zhong-Zhu, Zhu Pei-Ping, Yi Fu-Ting, Huang Wan-Xia
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  • 结合衍射理论和矩阵光学方法得出抛物面型X射线组合折射透镜的光学性能指标(包括其焦距的严格表达式、薄透镜近似的判定准则、透过率和有效孔径,以及极限聚焦光斑尺寸等).采用X射线深度光刻技术实际制作了PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜并给出了工艺测试结果.最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,实际构建了基于3种不同结构参数的PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统.并实际测试了其聚焦性能,均获得了良好的聚焦效果,给出实测结果并对实测结果进行了分析和讨论.
    The parabolic compound X-ray refractive lenses are a kind of novel optical components, especially suitable for hard X-rays. Due to their parabolic profiles they are free of spherical aberration and are proper devices for sub-micrometer focusing and imaging. The focusing performance of the parabolic compound X-ray refractive lenses is studied theoretically and experimentally in this paper. Firstly, the derivation of the exact focal length formula using matrix optics method and a criterion of the thin lens approximation are described. And the intensity distribution near focus, limiting focal spot size, effective aperture and transmittance are deduced based on the diffraction theory. Several parabolic compound X-ray refractive lenses with PMMA material were fabricated by means of deep X-ray lithography. Then the X-ray microbeam experimental system was built on the 4W1A beamline of Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF) based on the parabolic compound X-ray refractive lenses we fabricated. The focusing performances of three PMMA parabolic compound X-ray refractive lenses were measured and analyzed under 8 keV monochromatic X-rays. According to the experimental results, it is concluded that the PMMA parabolic compound X-ray refractive lenses promises good hard X-ray focusing performance.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60672014 ),浙江省自然科学基金杰出青年团队项目(批准号:R107377)和北京正负电子对撞机国家实验室(批准号:SR-06056)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-09
  • 修回日期:  2009-07-14
  • 刊出日期:  2010-03-15

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