Instytut Optyki i Maszyn Precyzyjnych w Szanghaju poczynił pierwsze postępy w obrazowaniu metodą rozdzielania wiązki twardych promieni rentgenowskich

Niedawno Joint Laboratory of High Power Laser Physics of Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), przeprowadziło pierwsze badanie obrazowania wiązki z zoomem twardych promieni rentgenowskich na mikrozogniskowanych źródłach promieni rentgenowskich i rozwiązało problem ograniczenia rozdzielacza wiązki w paśmie twardych promieni rentgenowskich. Wyniki opublikowano w Optics Letters pod tytułem „Bifocal photon sieve imaging in the hard x-ray region”.
Arkusz wstęgowy Fresnela został zaproponowany w 1818 r. i z powodzeniem zastosowany do ogniskowania promieni rentgenowskich w latach 60. XX wieku, a pojawienie się sita fotonowego w 2001 r. zapewniło alternatywę dla arkusza wstęgowego do wysokowydajnego ogniskowania promieni rentgenowskich. Jednak konwencjonalne płytki falowe i sita fotonowe są z natury monofokalne i nie mogą spełnić wymagań dotyczących rozszczepienia wiązki w obrazowaniu dyfrakcyjnym fal krótkich i wykrywaniu interferencji. Wraz z rozwiązaniem problemu wysoce spójnego źródła światła fal krótkich, zapotrzebowanie na urządzenia do rozszczepiania wiązki promieni rentgenowskich staje się bardziej pilne.
Naukowcy zoptymalizowali projekt twardego rentgenowskiego dwuogniskowego sita fotonowego, kodując tradycyjne sito fotonowe za pomocą starożytnej greckiej sekwencji drabinkowej, i ukończyli przetwarzanie i testowanie urządzenia z pomocą grupy prof. Yifang Chen z Uniwersytetu Fudan, jak pokazano na rys. 1. Używając folii miedzianej do filtrowania mikroogniskowego źródła promieni rentgenowskich, uzyskano linie widmowe o pełnej szerokości połowy wartości 0.0242 keV w centrum 8,39 keV, w których źródło promieni rentgenowskich jest głównie skoncentrowane w 7,38 keV, 8,39 keV, 9,67 keV, 9,96 keV, 11,29 keV. Na tej podstawie dwuogniskowe sito fotonowe zostało poddane eksperymentom obrazowania izo-dużych, które zostały zarejestrowane przez rentgenowski CCD, jak pokazano odpowiednio na rys. 2 i rys. 2. wykonano nagrania, jak pokazano na rys. 2 i 3. Wyniki eksperymentów pokazują, że niezależnie od obrazowania o długiej lub krótkiej ogniskowej, detektor w procesie ruchu w przód i w tył rejestruje obraz najpierw mniejszy, a następnie większy, w pełni dowodząc, że dwuogniskowe sito fotonowe umożliwia obrazowanie z podziałem wiązki zoom. Pojawienie się twardego dzielnika wiązki rentgenowskiej rozszerza nową przestrzeń rozwoju dla zastosowań, takich jak diagnostyka o zmiennej rozdzielczości plazmy laserowej, mikroskopia rentgenowska i obrazowanie dyfrakcji koherentnej z rozszczepioną wiązką.
Prace te są wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin i Strategiczny Program Pilotażowy Klasy A Chińskiej Akademii Nauk.

Rysunek 1 Bifokalne sito fotonowe, (a) zdjęcie z mikroskopu optycznego, (b) zdjęcie z mikroskopu elektronowego skaningowego, (c) najmniejszy otwór, (d) wysokość złota

Rys. 2 Wyniki eksperymentów obrazowania teleobiektywem, (ai) detektor stopniowo przesuwa się bliżej płaszczyzny obrazu, a następnie od niej oddalając

Rys. 3 Wyniki eksperymentów obrazowania krótkoogniskowego, detektory (ac) stopniowo zbliżające się do płaszczyzny obrazu, a następnie oddalające się od niej