상하이 광학 및 정밀 기계 연구소, 하드 X선 줌 빔 분할 이미징에서 첫 진전 달성

최근 중국과학원(CAS) 상하이 광학 및 정밀기계 연구소(SIPM)의 고출력 레이저 물리학 공동 연구실은 마이크로 초점 X선 소스에서 하드 X선의 줌 빔 이미징에 대한 첫 번째 연구를 완수했으며 하드 X선 대역에서 빔 스플리터 제한 문제를 해결했습니다. 이 결과는 "하드 X선 영역에서의 이중 초점 광자 체 이미징"이라는 제목으로 Optics Letters에 게재되었습니다.
프레넬 리본 시트는 1818년에 제안되어 1960년대에 X선 포커싱에 성공적으로 적용되었고, 2001년에 광자체가 등장하면서 리본 시트에 대한 대안이 제공되어 X선의 고성능 포커싱이 가능해졌습니다. 그러나 기존의 파장판과 광자체는 본질적으로 단초점이며 단파 회절 이미징 및 간섭 감지의 빔 분할 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 고코히어런스 단파 광원 문제가 해결되면서 X선 빔 분할 장치에 대한 수요가 더욱 시급해졌습니다.
연구원들은 고대 그리스 사다리 시퀀스의 도움으로 전통적인 광자 체를 인코딩하여 하드 X선 이중 초점 광자 체의 설계를 최적화했으며, 그림 1과 같이 복단 대학의 Yifang Chen 교수 그룹의 도움으로 장치의 처리 및 테스트를 완료했습니다.구리 호일을 사용하여 마이크로 초점 X선 소스를 필터링하여 중심 8.39 keV의 반값 전체 폭 0.0242 keV인 스펙트럼 선을 얻었으며, 여기서 X선 소스는 주로 7.38 keV, 8.39 keV, 9.67 keV, 9.96 keV, 11.29 keV에 집중되었습니다.이를 바탕으로 이중 초점 광자 체는 그림 2와 그림 2에 각각 표시된 대로 X선 CCD로 기록된 등가 이미징 실험을 거쳤습니다.그림과 같이 기록을 수행했습니다. 2와 3. 실험 결과는 장초점 또는 단초점 이미징에 관계없이 앞뒤로 움직이는 과정에서 검출기가 기록한 이미지가 먼저 작고 그다음 더 크다는 것을 보여주며, 이는 이중 초점 광자 체가 줌 빔 분할 이미징을 달성한다는 것을 완전히 증명했습니다. 하드 X선 빔 분할기의 등장은 레이저 플라즈마의 가변 해상도 진단, X선 현미경 및 분할 빔 코히어런트 회절 이미징과 같은 응용 프로그램을 위한 새로운 개발 공간을 확장합니다.
본 연구는 중국 국가자연과학기금위원회와 중국과학원 A급 전략 시범사업의 지원을 받아 진행되었습니다.

그림 1 양초점 광자체, (a) 광학현미경 사진, (b) 주사전자현미경 사진, (c) 가장 작은 구멍, (d) 금 높이

그림 2 망원 촬영 실험 결과, (ai) 검출기가 이미지 평면에 점차 가까워지고 멀어짐

그림 3. 단초점 이미징의 실험 결과, (ac) 검출기는 이미지 평면에 점차 접근한 후 이미지 평면에서 멀어짐