新型X射線相機(jī)可進(jìn)行更高精準(zhǔn)度的測量-SLAC
使用新型X射線波前成像儀拍攝的X射線圖像可對X射線光束的強(qiáng)度和方向進(jìn)行高精度測量。
科學(xué)
科學(xué)家使用X射線自由電子激光產(chǎn)生的超亮和超快的X射線脈沖來研究材料中一些超快的反應(yīng)和過程。在這些實(shí)驗(yàn)中，X射線的波長可以小于埃——比人的頭發(fā)直徑小一百萬倍。科學(xué)家們最近開發(fā)了一種新型X射線成像儀，其精確度比以前更高。新的水平可小于X射線波長的百分之一，甚至小于一個(gè)埃。這些X射線成像儀將成為使用X射線自由電子激光器的研究中的有用工具。
影響
在X射線自由電子激光實(shí)驗(yàn)中，研究人員必須了解從激光器中出來，經(jīng)過儀器并與被研究材料相互作用的X射線的性能。在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家測量了進(jìn)入樣品的X射線的強(qiáng)度分布，同時(shí)也確定了X射線行進(jìn)的方向。了解這些X射線的特性可以改善實(shí)驗(yàn)分析。
總結(jié)
利用高頻X射線自由電子激光脈沖對材料進(jìn)行成像是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)閬碜约す獾腦射線的脈沖特性可能會發(fā)生波動。一次成像單個(gè)X射線波前的能力不僅對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析很重要，而且可以作為反饋來進(jìn)行激光和儀器優(yōu)化。這項(xiàng)研究開發(fā)了一種由單個(gè)二維光柵和基于閃爍體的探測器組成的單發(fā)波前成像儀。它使用了Talbot效應(yīng)，即X射線在傳播過程中會“Self-image”的效應(yīng)。Talbot效應(yīng)是在利用納米加工技術(shù)在金剛石或硅制成的2D光柵上產(chǎn)生的，該光柵的變形度非常低。通過記錄光柵后的“Self-image”，x射線的振幅和相位都可以用一種重建算法確定。
波前成像儀的簡單性使得在實(shí)驗(yàn)中更容易將成像儀放置在光束路徑的不同部位。例如，研究人員可以將成像儀放置在自由電子激光器的出口處，以提供實(shí)時(shí)反饋。類似地，成像儀可在儀器各種組件的后端使用，以在X射線行進(jìn)時(shí)提供系統(tǒng)的理解和反饋，或直接對材料成像。研究人員已經(jīng)證明了這種波前成像儀在各種X射線能量范圍內(nèi)具有極高的精準(zhǔn)度。
參考信息：https://www.energy.gov/science/bes/articles/new-x-ray-camera-achieves-new-heights-precision-and-accuracy-better-experiments
了解更多，參考如下文章：
Liu, Y. et al., X-ray free-electron laser wavefront sensing using the fractional Talbot effect. J. Synchrotron Radiation 27, 254-261 (2020). [DOI: 10.1107/S1600577519017107]
Li, K. et al., Wavefront preserving and high efficiency diamond grating beam splitter for x-ray free electron laser. Optics Express 28, 10939-10950 (2020). [DOI: 10.1364/OE.380534]
Liu, K. et al. High-accuracy wavefront sensing for x-ray free electron lasers. Optica 5, 967-975 (2018). [DOI: 10.1364/OPTICA.5.000967]
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