Shanghai Institute Of Optics And Precision Machinery macht erste Fortschritte bei der Bildgebung mittels Zoom-Strahlteilung mit harten Röntgenstrahlen

Kürzlich hat das Joint Laboratory of High Power Laser Physics des Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) der Chinese Academy of Sciences (CAS) die erste Studie zur Zoom-Strahlbildgebung harter Röntgenstrahlen an mikrofokussierten Röntgenquellen durchgeführt und das Problem der Strahlteilerbegrenzung im harten Röntgenband gelöst. Die Ergebnisse wurden in Optics Letters unter dem Titel „Bifokale Photonensiebbildgebung im harten Röntgenbereich“ veröffentlicht.
Das Fresnel-Bandblatt wurde 1818 vorgeschlagen und in den 1960er Jahren erfolgreich zur Röntgenfokussierung eingesetzt. Die Einführung des Photonensiebs im Jahr 2001 bot eine Alternative zum Bandblatt für die Hochleistungsfokussierung von Röntgenstrahlen. Die herkömmlichen Wellenplatten und Photonensiebe sind jedoch monofokaler Natur und können die Strahlaufteilungsanforderungen der kurzwelligen Beugungsbildgebung und Interferenzsensorik nicht erfüllen. Mit der Lösung des Problems der hochkohärenten kurzwelligen Lichtquelle wird der Bedarf an Röntgenstrahlaufteilungsgeräten dringender.
Die Forscher optimierten das Design eines bifokalen Photonensiebs für harte Röntgenstrahlen, indem sie das traditionelle Photonensieb mit Hilfe der antiken griechischen Leiterfolge kodierten, und schlossen die Verarbeitung und Prüfung des Geräts mit Hilfe der Gruppe von Prof. Yifang Chen von der Universität Fudan ab, wie in Abb. 1 gezeigt. Durch Verwendung von Kupferfolie zum Filtern der Mikrofokus-Röntgenquelle wurden Spektrallinien mit einer Halbwertsbreite von 0,0242 keV (Zentrum 8,39 keV) erhalten, in denen die Röntgenquelle hauptsächlich bei 7,38 keV, 8,39 keV, 9,67 keV, 9,96 keV, 11,29 keV konzentriert ist. Darauf aufbauend wurde das bifokale Photonensieb isogroßen Bildgebungsexperimenten unterzogen, die vom Röntgen-CCD aufgezeichnet wurden, wie in Abb. 2 bzw. Abb. 2 gezeigt. Aufzeichnungen wurden durchgeführt, wie in den Abb. gezeigt. 2 und 3. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass unabhängig von der Bildgebung mit langer oder kurzer Brennweite das vom Detektor aufgezeichnete Bild im Hin- und Herbewegungsprozess zuerst kleiner und dann größer wird. Dies beweist eindeutig, dass das bifokale Photonensieb die Zoom-Strahlteilungsbildgebung ermöglicht. Das Aufkommen des harten Röntgenstrahlteilers eröffnet neue Entwicklungsräume für Anwendungen wie die Diagnose von Laserplasmen mit variabler Auflösung, Röntgenmikroskopie und die geteilte kohärente Beugungsbildgebung.
Diese Arbeit wird von der National Natural Science Foundation of China und dem Class A Strategic Pilot Program der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstützt.

Abbildung 1 Bifokales Photonensieb, (a) optisches Mikroskopfoto, (b) Rasterelektronenmikroskopfoto, (c) kleinstes Loch, (d) Goldhöhe

Abb. 2 Experimentelle Ergebnisse der Telebildgebung, (ai) der Detektor bewegt sich allmählich näher an die Bildebene und dann wieder von ihr weg

Abb. 3 Experimentelle Ergebnisse der Kurzfokus-Abbildung, (ac) Detektoren nähern sich allmählich der Bildebene und entfernen sich dann von der Bildebene