同步輻射實驗中的X射線聚焦元件概述

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在進行同步輻射相關(guan) 實驗時，為(wei) 了獲得較高的空間分辨率，通常需要利用聚焦元器件將X射線進行聚焦。X射線聚焦元器件可分為(wei) 三類：一是反射型，如Kirkpatrick-Baez (K-B) 反射鏡；二是衍射型，如菲涅爾波帶片；三是折射型，如複合折射透鏡(Compound Refractive Lens, CRL)。

反射型聚焦元件 通常使用曲麵反射鏡，如球麵和超環麵反射鏡。球麵反射鏡可在子午線或弧矢的其中一個(ge) 方向上聚焦，而超環麵反射鏡則可以同時實現兩(liang) 個(ge) 方向上的聚焦，但成本高昂。此外，單反射鏡係統存在像差，為(wei) 減少像差，需使用多枚反射鏡的組合。對於(yu) 同步輻射束線常用的能量範圍，由於(yu) 反射鏡的反射率較低，為(wei) 了不顯著地降低光強，通常隻能使用雙反射鏡係統，如K-B雙反射鏡係統。

K-B雙反射鏡示意圖

衍射型聚焦元件 反射鏡通常隻能聚焦到微米級光斑，采用波帶片作為(wei) 聚焦元件，利用光的衍射對光斑聚焦，可實現納米量級的光斑，如菲涅爾波帶片。

菲涅爾波帶片示意圖

菲涅爾波帶板多級衍射焦點示意圖

複合折射透鏡（CRL） 相較於(yu) 上述兩(liang) 種聚焦器件，CRL係統具有結構緊湊、焦距可調、準直方便、對麵形誤差和震動敏感度低等優(you) 點。目前，CRL已成為(wei) 同步輻射光源裝置束線的重要聚焦元件。

對於(yu) CRL的幾何結構，由於(yu) 材料在X射線波段的折射率小於(yu) 1，能夠實現X射線聚焦的麵型為(wei) 凹麵。

單個(ge) 聚焦透鏡示意圖

盡管理想的聚焦麵型為(wei) 橢圓形，但CRL通常設計為(wei) 具有相同頂點曲率半徑的拋物線形，主要基於(yu) 以下考慮：

一、拋物柱孔的開口直徑大於(yu) 橢圓柱孔，可使透鏡接收更高的光子通量。

二、X射線在拋物柱形透鏡中經過的材料長度較短，X射線的衰減相對較小。

橢圓形與(yu) 拋物線形透鏡對比示意圖

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