L'istituto di ottica e macchinari di precisione di Shanghai compie i primi progressi nell'imaging a divisione del fascio di zoom a raggi X duri

Di recente, il Joint Laboratory of High Power Laser Physics dello Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), ha realizzato il primo studio di imaging a fascio zoom di raggi X duri su sorgenti di raggi X microfocalizzate e ha risolto il problema della limitazione del divisore di fascio nella banda dei raggi X duri. I risultati sono stati pubblicati in Optics Letters con il titolo "Bifocal photon sieve imaging in the hard x-ray region".
Il foglio a nastro di Fresnel fu proposto nel 1818 e applicato con successo alla focalizzazione dei raggi X negli anni '60, e l'emergere del setaccio fotonico nel 2001 ha fornito un'alternativa al foglio a nastro per la focalizzazione ad alte prestazioni dei raggi X. Tuttavia, le piastre d'onda convenzionali e i setacci fotonici sono di natura monofocale e non possono soddisfare i requisiti di divisione del fascio dell'imaging a diffrazione a onde corte e del rilevamento delle interferenze. Con la soluzione del problema della sorgente di luce a onde corte ad alta coerenza, la domanda di dispositivi di divisione del fascio di raggi X diventa più urgente.
I ricercatori hanno ottimizzato la progettazione di un setaccio fotonico bifocale a raggi X duri codificando il setaccio fotonico tradizionale con l'aiuto dell'antica sequenza della scala greca e hanno completato l'elaborazione e il collaudo del dispositivo con l'aiuto del gruppo del Prof. Yifang Chen dell'Università di Fudan, come mostrato in Fig. 1. Utilizzando un foglio di rame per filtrare la sorgente di raggi X microfocalizzata, sono state ottenute le linee spettrali con una larghezza totale di mezzo valore di 0.0242 keV centro 8.39 keV, in cui la sorgente di raggi X è principalmente concentrata in 7.38 keV, 8.39 keV, 9.67 keV, 9.96 keV, 11.29 keV. Sulla base di ciò, il setaccio fotonico bifocale è stato sottoposto a esperimenti di imaging iso-large, che sono stati registrati dal CCD a raggi X, come mostrato rispettivamente in Fig. 2 e Fig. 2. Sono state eseguite registrazioni, come mostrato nelle Fig. 2 e 3. I risultati sperimentali mostrano che, indipendentemente dall'imaging a fuoco lungo o corto, il rilevatore nel processo di movimento avanti e indietro ha registrato l'immagine prima più piccola e poi più grande, dimostrando pienamente che il setaccio fotonico bifocale per ottenere l'imaging di divisione del fascio di zoom. L'emergere del divisore di fascio di raggi X duri espande un nuovo spazio di sviluppo per applicazioni come la diagnosi a risoluzione variabile del plasma laser, la microscopia a raggi X e l'imaging di diffrazione coerente a fascio diviso.
Questo lavoro è sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China e dal Class A Strategic Pilot Program dell'Accademia cinese delle scienze.

Figura 1 Setaccio fotonico bifocale, (a) foto al microscopio ottico, (b) foto al microscopio elettronico a scansione, (c) foro più piccolo, (d) altezza dell'oro

Fig. 2 Risultati sperimentali dell'imaging con teleobiettivo, (ai) il rilevatore si avvicina gradualmente al piano dell'immagine e poi si allontana da esso

Fig. 3 Risultati sperimentali dell'imaging a fuoco corto, (ac) i rilevatori si avvicinano gradualmente al piano dell'immagine e poi si allontanano dal piano dell'immagine