整体X光透镜在X射线衍射应用中的新进展

介绍了整体X光透镜的物理性能。使用X光透镜进行了生物大分子晶体衍射实验,结果表明:在相同X光源功率条件下,衍射强度提高了近7倍,大大缩短了测试时间,分辨能力改善0.2×10~(-10)～0.6×10~(-10)m,信噪比也有改善。在粉末衍射仪上,进行了Si(100)衬底上金薄膜的衍射实验,结果表明:在相同X光源功率条件下,使用X光透镜后的衍射强度提高了近2倍,同时改善了衍射仪的角分辨率。     

X光透镜应用于蛋白大分子晶体衍射

采用Ｘ光透镜替代单色仪双聚焦镜应用于生物蛋白大分子晶体衍射分析,照射晶体样品的光强提高１－２个量级,衍射强度的提高远大于５倍,大大缩短了测试时间,分辨能力改善０．０２－０．０６ｎｍ,信噪比也有改善。     

X光透镜在X射线衍射技术中的应用

用整体平行束X光透镜代替常规衍射仪的索拉狭缝和/或附加狭缝,入射和衍射X光强度可提高1.5―3.5倍,分辨率可达0.4°,可用于薄膜、粉末样品和离子束沉积样品的分析。将微会聚X光透镜应用于生物大分子衍射、高压X射线衍射、四圆X射线衍射3个不同的衍射领域,在相同X光源功率条件下,使用X光透镜后的衍射强度提高到原来的3―10倍,信噪比和分辨率有不同程度的改善。     

利用背散射方法测量整体X光透镜的性能

为了避免探测系统的死时间问题,采用有机玻璃刀口作为散射体来降低探测系统死时间.通过分析来自有机玻璃散射体的背散射谱,测量了不同能量X射线在透镜会聚光束中的空间分布,为分析"光晕(halo)"现象提供了能谱依据,在此基础上,系统地分析了"halo"现象.在大能量范围内,分别利用轴向扫描法和刀口扫描法测量了透镜出口焦距、发散度及焦斑大小与能量的关系.利用背散射方法测量透镜焦斑直径时的相对误差在3%以内;利用轴向扫描法确定透镜出口焦距时的绝对误差在-120-120μm之间.     

毛细管X光透镜聚焦的微束X射线荧光谱仪的研发及应用

针对不同样品的分析需求,本文设计了几种不同类型的微束X射线荧光谱仪。用高精度激光位移传感器实时校正样品表面被测量点与毛细管透镜出端之间的距离,以减少形状不规则的古陶瓷样品测量时带来的误差;利用毛细管X光透镜传输能量高于25 keV的X射线效率低的特点,将其应用于高铅釉瓷器彩料的无损分析中;采用大功率X射线源,扫描分析了大米中K、Ca等元素分布;以人民币5角硬币为例,研究了能量色散的微束X射线衍射方法。研究结果表明,本文研发的微束X射线荧光谱仪在生物样品和文物样品的分析研究中有广泛的应用前景。     

软X射线聚束透镜特性研究

研制了软X射线聚束透镜,它由1387根内直径为0.45 mm、外直径为0.60 mm的X光导管组成,分21层排布,收光角达到28.9°。该透镜同高温等离子体辐射源组合可以获得除去等离子体溅射的高强度宽能带软X射线束。同激光等离子体软X射线源组合,在透镜后焦点处获得的功率密度达到1.3×10~5W/cm~2,传输效率为18.6%,能量密度增益达到1000。将"强光一号"加速器近似为点光源软X射线源,使用透镜与之耦合,在焦斑处获得的功率密度可以达到0.5 TW/cm~2。     

使用X光透镜的XRF谱仪的研究进展

使用外径为２００μｍ的复合导管组装的Ｘ光透镜。可将发散的Ｘ光束聚成直径为２５０μｍ的微束。测量了透镜的能谱特性，选择不同范围能谱特性的透可改善ＸＲＦ谱对个别元素的探测极限。与最佳几何但不带透镜的ＯＭＩＣＲＯＮ微束荧光谱仪比较表明，带透镜的ＸＲＦ谱仪对中重元素的分析灵敏度提高了近１０倍。     

同步辐射X光束空间相干性的物理分析

从量子力学的不确定原理出发，推导出光源相干性和光束相干性的关系，并应用所得的结论对同步辐射X光束的空间相干性进行了物理分析，讨论了X光相干光学实验对X光束的一些要求。     

使用X光聚束系统的X射线荧光分析研究

复合光导管组成的Ｘ光透镜可将发散的Ｘ光束聚至直径φ０．５ｍｍ，聚束后的功率密度增加１０＾４倍，这种新型的Ｘ光透镜已用于Ｘ射线荧光分析研究，使用Ｘ光管功率仅２Ｗ，而探测限可达１０＾－９－１０＾１０ｇ．     

X射线衍射技术用于酒精检测的实验研究

酒精是液体安检中非常重要的检测对象,准确的溶液浓度分析,有利于安检系统对于液体物质危险等级的评定以及后续的检查。衍射峰也可能成为一项重要的物理参数,为液体分类提供有价值的识别信息。采用X射线衍射（XRD）实验方法,对不同浓度的酒精溶液进行了X射线衍射实验。为提高衍射谱测量的准确性,对实际测量中的系统误差进行了分析,并提出了几何标定方法。经过几何标定和能谱校正,得到了衍射峰位与酒精浓度的关系。     

用于硬X光诊断的宽量程滤波谱仪

介绍了利用滤片和探测器阵列组合的硬Ｘ光能谱仪（简称ＦＦＳ）的工作原理，结构性能和测温特点，文章最后给出了ＦＦＳ在惯性约束聚变（ＩＣＦ）实验中测到的硬Ｘ光谱的典型结果。     

超环面镜对同步辐射硬X光束空间相干性的影响

首先建立上海同步辐射装置波荡器光源(硬X射线微聚焦光束线站)的面光源高斯-谢尔模型(GSM),其次由高斯-谢尔光源模型与广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出部分相干光束交叉谱密度函数在自由空间的传输规律,进而讨论了同步辐射光束空间相干性在自由空间的传输规律。最后,提出了等效光源假设理论,并用该理论研究了上海光源硬X射线微聚焦光束线站(BL15U光束线站)超环面镜对同步辐射光束空间相干性的影响。将该理论计算结果与实验结果进行了比较,结果表明理论与实验符合较好,证明等效光源假设理论有效。由于等效光源假设理论只涉及到入射光束与出射光束的发散角,所以可扩展到其他束线光学元件。     

多平行束准直器模拟研究

在平行束准直器中引用多通道技术设计了三通道的多平行束（Multi-parallel Beam,MPB）准直器。计算机模拟表明,MPB准直器在保持较高的空间分辨率下,有效地改善了系统的灵敏度。放射药物匀均分布的圆柱数字模具和Jaszczak数字模具（phantom）模拟表明,随重叠比例的增加,未出现重建环状伪影;虽然靠近准直器表面空间分辨率有所下降,但在FOV（Field of View）中心区域空间分辨率近似等同于平行束准直器,重建图像的匀均度有了改善。投影数据的重叠表明,MPB的投影有放大作用。该研究为高成像质量的临床SPECT成像提供一种新的准直器设计方法。     

X光发散度对多切片扫描相干衍射成像质量的影响

扫描相干衍射成像(Ptychography)技术目前已得到大范围的应用,获得了巨大成功。基于Ptychography的三维成像技术也得到了快速发展,在生物和材料领域的研究中得到了成功应用。常规的Ptychography三维成像技术仍是基于多角度投影的计算机断层成像技术,具有成像效率低、辐照剂量大的缺点。最近出现的多切片三维Ptychography成像方法,为高效低剂量的三维成像技术开辟了新的道路。为了进一步改善多切片方法的重建效率和图像质量,本文在优化迭代算法中驰豫系数的基础上,通过模拟计算系统地研究了入射X射线的发散度对多切片方法重建效果的影响。结果表明:入射X射线的发散度越高(数值孔径越高),多切片方法图像迭代重建的收敛越快,图像的重建质量也更好;而选择较小的入射X光发散度则不利于三维成像的高质量重建。该结论对于相关成像实验中聚焦光学的选择和设置具有重要的指导意义,如选择聚焦尺寸更小的波带片或较低的入射X射线能量,将更有希望获得好的多切片成像质量。     

用于ICF软X光能谱仪时标系统的功分器研制

在ICF软X光能谱仪诊断实验中,为了将能谱仪各通道输出的纳秒尺度测量信号在时间上精确关联,需要测试系统提供定时精度好于200ps多路一致的时标信号.为此研制了无源纯电阻8路功分器来提供时标信号,通过对其性能进行的测试,表明该功分器基本满足现有物理实验要求.同时对功分器的进一步改进进行了分析,提出了解决方案.     

用于大尺寸样品的同步辐射硬X射线衍射增强成像方法研究

作为 X 射线相衬成像的方法之一,衍射增强成像方法由于能获得较高的信噪比及分辨率而引起了人们的研究兴趣。北京同步辐射装置(BSRF)形貌学实验站也开展了该方法的探索研究。此前的衍射增强成像方法中,当白光 X 射线光束横截面尺寸为 20 mm×10 mm 时,经过双晶单色器后最大只能获得横截面尺寸为20 mm×4 mm 的均匀单色 X 射线,从而造成成像区域减小。在对通常衍射增强成像光路排列分析的基础上,提出了一种新的光学排列几何并进行了衍射增强实验。应用新光学排列几何首次获得了与入射白光 X 射线尺寸相当的、大的成像光斑均匀区域,因而新光学排列几何更适合于大尺寸样品的研究工作。同时,该光学排列几何成像分辨率可以达到微米量级并且更方便于实验操作。     

多通道平行束准直器灵敏度补偿性能

点源扩展函数PSF作为SPECT成像的一个重要参考,反映出相应准直器灵敏度和空间分辨率等的特性。本文在多通道平行束准直器MPB的几何框架下进行物理模型构建,解释了由探测器晶体厚度引起的PSF变化以及基于该变化进行的公式修正,指出了不利的因素,其结果与蒙特卡罗模拟基本吻合。在PSF基础上,结合蒙特卡洛模拟,指出了在准直器的拉伸过程中,斜平行束部分OPB的灵敏度变化特性和对准直器的补偿作用;通过两点源逐渐接近的过程,并与高灵敏度平行束准直器HSPB对比,指出MPB准直器在保持高灵敏度下,还能有高空间分辨率的原理,提出了一种设计高灵敏度和高空间分辨率准直器的方法。     

类GEM用于X光电子能量沉积增益的实验研究

GEM是一种具有高增益、高时间分辨和空间分辨等优点的新型探测器,仿照其结构设计制作了具有与其相似功能的类GEM.实验研究了类GEM对X光电子在吸收介质中能量沉积的增益特性,实验结果表明类GEM对X光电子在介质中的能量沉积增益是明显的,最大能量沉积能增加40%以上.给出了进一步提高X光电子能量沉积的建议,展望了类GEM倍增X光电子的能量沉积方式在硬X射线成像中的应用前景.     

用于激光等离子体诊断的滤波-差分硬X光谱仪

介绍了利用滤片和Si导体探测器差分阵列组合的硬X光谱仪的工作原理、结构性能和测谱特点。给出ICF实验考核结果。