來自瑞士保羅謝爾研究所，巴塞爾大學(xué)和德國電子同步加速器研究所的一組科學(xué)家展示了使用折射透鏡和菲涅爾波帶片的定制組合首次實(shí)現(xiàn)X射線復(fù)消色差透鏡系統(tǒng)。這種創(chuàng)新方法能夠在寬X射線能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的消色差效果。X射線光學(xué)的這一突破性研究發(fā)表在近日的《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。

復(fù)合折射透鏡（左）與火柴頭（右）的對比

衍射透鏡和折射透鏡在X射線分析和高分辨率X射線顯微系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。在材料科學(xué)、能源科學(xué)和生物學(xué)中具有許多科學(xué)應(yīng)用。

然而，這兩種透鏡的高色散特性導(dǎo)致不同波長的X射線焦點(diǎn)位置不同，從而造成成像時(shí)的色差問題，成像質(zhì)量大打折扣。因此，利用衍射或折射透鏡的X射線顯微成像系統(tǒng)通常使用高度單色性的光來避免色差現(xiàn)象，其代價(jià)則是大量的X射線被浪費(fèi)。

復(fù)消色差X射線光學(xué)元件由兩個(gè)相互獨(dú)立的光學(xué)元件組成：一個(gè)是雙光子聚合3D打印技術(shù)制造的復(fù)合折射透鏡，另一個(gè)是通過電子束光刻和金電鍍制造的菲涅爾波帶片。這些元件是使用Paul Scherrer Institut的潔凈室和納米制造設(shè)備在內(nèi)部生產(chǎn)的。

X射線復(fù)消色差透鏡的組成部分

采用掃描透射X射線顯微鏡和疊層X射線成像對復(fù)消色差X射線光學(xué)器件進(jìn)行了表征。在德國PETRA III同步輻射P06光束線上進(jìn)行的X射線掃描透射顯微成像和疊層成像測量結(jié)果顯示，該透鏡系統(tǒng)在7至12 keV的X射線能量范圍內(nèi)表現(xiàn)出極佳的消色差性能。

X射線消色差和復(fù)消色差透鏡的問世，是X射線顯微成像領(lǐng)域具有里程碑意義的重大進(jìn)展，甚至有可能以其經(jīng)濟(jì)、緊湊和同軸成像的優(yōu)勢取代現(xiàn)有的反射鏡系統(tǒng)，未來，將在基于加速器和實(shí)驗(yàn)室X射線源的顯微成像系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2023-05-apochromatic-x-ray-focusing.html

論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-023-01157-8

審核編輯 ：李倩