מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות עושה התקדמות ראשונה בהדמיית פיצול אלומת זום בקרני רנטגן קשיחים

לאחרונה, המעבדה המשותפת לפיזיקת לייזר בהספק גבוה של מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות (SIPM), האקדמיה הסינית למדעים (CAS), השיגה את המחקר הראשון של הדמיית קרן זום של קרני רנטגן קשות על מקורות רנטגן ממוקדים מיקרו. , ופתר את הבעיה של הגבלת מפצל האלומות ברצועת הרנטגן הקשה. התוצאות פורסמו ב-Optics Letters תחת הכותרת "הדמיית מסננת פוטון ביפוקל באזור הרנטגן הקשה".
יריעת הסרט של פרנל הוצעה בשנת 1818 והושמה בהצלחה על מיקוד בקרני רנטגן בשנות ה-60, והופעתה של מסננת הפוטונים בשנת 2001 סיפקה חלופה לגיליון הסרט למיקוד בעל ביצועים גבוהים של קרני רנטגן. עם זאת, לוחות הגל המקובלים ומסננות הפוטונים הם מונופוקליים בטבעם ואינם יכולים לעמוד בדרישות פיצול האלומה של הדמיית עקיפה בגלים קצרים וחישת הפרעות. עם פתרון הבעיה של מקור אור עם גלים קצרים בקוהרנטיות גבוהה, הדרישה למכשירי פיצול קרני רנטגן הופכת דחופה יותר.
החוקרים ייעלו את עיצובה של מסננת פוטון דו-מוקדית קשיחה באמצעות קידוד מסננת הפוטונים המסורתית בעזרת רצף הסולם היווני הקדום, והשלימו את העיבוד והבדיקה של המכשיר בעזרת קבוצתו של פרופ' יפאנג צ'ן מאוניברסיטת פודן, כפי שמוצג באיור. 1. על ידי שימוש בנייר נחושת לסינון מקור קרני הרנטגן במיקרו-פוקוס, התקבלו הקווים הספקטרליים עם רוחב מלא של חצי ערך של 0.0242 keV מרכז 8.39 keV , שבו מקור רנטגן מרוכז בעיקר ב-7.38 keV, 8.39 keV, 9.67 keV, 9.96 keV, 11.29 keV. בהתבסס על זה, מסננת הפוטונים הדו-מוקדית בוצעה בניסויי הדמיה בגודל איזו-גדול, אשר תועדו על ידי ה-CCD של רנטגן, כפי שמוצג באיור 2 ואיור 2, בהתאמה. בוצעו הקלטות, כפי שמוצג באיורים. 2 ו-3. תוצאות הניסוי מראות שללא קשר להדמיה במיקוד ארוך או בפוקוס קצר, הגלאי בתהליך התנועה קדימה ואחורה הוא תחילה קטן יותר ואחר כך גדול יותר, הוכיח במלואו כי מסננת הפוטונים הדו-מוקדית להשיג את הדמיית פיצול אלומת זום. הופעתו של מפצל קרני רנטגן קשיח מרחיבה מרחב פיתוח חדש עבור יישומים כגון אבחון ברזולוציה משתנה של פלזמה לייזר, מיקרוסקופיה של קרני רנטגן והדמיית עקיפה קוהרנטית בקרן מפוצלת.
עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין ותוכנית הפיילוט האסטרטגית Class A של האקדמיה הסינית למדעים.

איור 1 מסננת פוטון דו-מוקדית, (א) צילום מיקרוסקופ אופטי, (ב) צילום מיקרוסקופ אלקטרוני סורק, (ג) החור הקטן ביותר, (ד) גובה הזהב

איור 2 תוצאות ניסוי של הדמיית טלפוטו, (ai) הגלאי מתקרב בהדרגה למישור התמונה ואז מתרחק ממנו

איור 3 תוצאות ניסוי של הדמיה בפוקוס קצר, (ac) גלאים מתקרבים בהדרגה למישור התמונה ואז מתרחקים ממישור התמונה