复消色差X射线聚焦

来自瑞士保罗谢尔研究所，巴塞尔大学和德国电子同步加速器研究所的一组科学家展示了使用折射透镜和菲涅尔波带片的定制组合首次实现X射线复消色差透镜系统。这种创新方法能够在宽X射线能量范围内表现出良好的消色差效果。X射线光学的这一突破性研究发表在近日的《光：科学与应用》上。

复合折射透镜（左）与火柴头（右）的对比

衍射透镜和折射透镜在X射线分析和高分辨率X射线显微系统中广泛应用。在材料科学、能源科学和生物学中具有许多科学应用。

然而，这两种透镜的高色散特性导致不同波长的X射线焦点位置不同，从而造成成像时的色差问题，成像质量大打折扣。因此，利用衍射或折射透镜的X射线显微成像系统通常使用高度单色性的光来避免色差现象，其代价则是大量的X射线被浪费。

复消色差X射线光学元件由两个相互独立的光学元件组成：一个是双光子聚合3D打印技术制造的复合折射透镜，另一个是通过电子束光刻和金电镀制造的菲涅尔波带片。这些元件是使用Paul Scherrer Institut的洁净室和纳米制造设备在内部生产的。

X射线复消色差透镜的组成部分

采用扫描透射X射线显微镜和叠层X射线成像对复消色差X射线光学器件进行了表征。在德国PETRA III同步辐射P06光束线上进行的X射线扫描透射显微成像和叠层成像测量结果显示，该透镜系统在7至12 keV的X射线能量范围内表现出极佳的消色差性能。

X射线消色差和复消色差透镜的问世，是X射线显微成像领域具有里程碑意义的重大进展，甚至有可能以其经济、紧凑和同轴成像的优势取代现有的反射镜系统，未来，将在基于加速器和实验室X射线源的显微成像系统中扮演越来越重要的角色。

相关链接：https://phys.org/news/2023-05-apochromatic-x-ray-focusing.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-023-01157-8

审核编辑 ：李倩