Toward one nanometer X-ray focusing: a complex refractive lens design

We report a design for one nanometer X-ray focusing by a complex refractive lens, which is capable of focusing 20 keV X-rays down to a lateral size of 0.92 nm （full-width at half-maximum （FWHM）） and an axial size of 98 nm （FWHM） with intensity gain of 49050. This complex refractive lens is comprised of a series of kinoform lenses, whose aperture is gradually matched to the converging trace of the X-ray beam so as to increase the numerical aperture （NA）. The theoretical principle of the proposed complex refractive lens is presented. The NAs of these lenses are calculated. The numerical simulation results demonstrate that the proposed design can focus the X-ray beam into sub-nanometer while remaining high gain.     

复合组分材料的X射线定量相衬成像研究

对复合组分材料的应用和需求日益广泛,但如何精确地测量其定量结构信息仍是一个亟待解决的难题.建立了复合组分结构模型,利用X射线同轴相衬成像和相位恢复方法,分别进行了计算机模拟和实验研究,系统地分析了复合组分材料不同的密度差异对X射线相衬成像和相位恢复精度的影响以及噪声对定量相位恢复的影响.实验结果表明,利用X射线定量相衬...     

二氧化硅/氧化锌复合体系的制备及其去除亚甲基蓝和罗丹明B研究

利用溶剂热法,以正硅酸乙酯为硅源,硝酸锌为锌源一次性合成了二氧化硅/氧化锌(SiO₂/ZnO)复合材料,利用傅里叶红外光谱和X射线衍射对其结构进行了表征分析,研究了该复合材料对亚甲基蓝和罗丹明B的吸附性能。结果表明,SiO₂/ZnO可快速去除水中的亚甲基蓝和罗丹明B,并在20 min内达到吸附平衡,SiO₂/ZnO对亚甲基蓝的吸附速率和吸附量均高于罗丹明B。吸附动力学研究表明,SiO₂/ZnO对亚甲基蓝和罗丹明B的吸附动力学均符合准二级动力学方程。等温吸附数据分析表明,Langmuir比Freundlich模型能更好地拟合亚甲基蓝和罗丹明B的吸附过程,由Langmuir计算得到亚甲基蓝和罗丹明B的单层饱和吸附量分别为235.3 mg/g和100.1 mg/g。此外,SiO₂/ZnO具有良好的重复使用性能,经过5次吸附-脱附循环后,其对亚甲基蓝的吸附能力仍保持在80%以上。     

铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究

第三代同步辐射光源X射线具有高亮度、光谱连续、宽频谱范围、高空间分辨率、高衬度分辨率等独特优越性,可实现光谱精准计算及能量可调,对低Z材料内部结构边缘增强图像方面也具有很强的优势。利用上海同步辐射光源X射线双能减影和相衬成像技术,实现铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究,并获得了Cu的分布图和处理材的内部结构,该技术为防腐处理竹材解剖学研究提供了一个重要无损检测手段。     

同步辐射纳米成像技术的发展与应用

伴随着相关技术的进步,X射线纳米成像方法近年来得到了长足的发展,并在能源材料、工业催化、生命科学和环境科学等多个科研领域中发挥着重要的作用。文章总结了同步辐射纳米成像技术的发展现状,并结合实例讨论了其在若干学科领域的前沿应用。在此基础上,作者强调了先进数据分析手段和科研大数据发掘等在多尺度、多维度X射线成像领域中所扮演的重要角色。希望通过文章将同步辐射纳米成像技术系统地介绍给读者,以期进一步发掘该技术的潜力,促进其在各个科研领域的应用和推广。     

基于同步辐射显微CT的肾结石微观结构特征研究

肾结石是全球的泌尿系统常见病、多发病,且复发率高居不下。一般认为,尿中结石晶体的盐类呈超饱和状态,以及尿中抑制晶体形成物质不足是肾结石产生的主要因素。肾结石病因较复杂,目前提出了多种有关肾结石病因的学说,主要是从人体种族遗传、疾病、代谢和饮食习惯等方面研究结石病因,来推测其导致不同的种类的产生,再针对性制定治疗方案,但临床上肾结石内科治疗效果仍欠佳。积极探索肾结石形成和生长机制,无疑能对科学治疗肾结石有积极的意义。直观观察到结石的内部结构,并根据这些结构特征推测出结石的形成和成长轨迹,是研究肾结石形成和生长机制的重要一环。传统的研究手段难以无损获得结石的内部结构,目前未见肾结石微观结构相关报道。高分辨率显微CT特别是同步辐射X射线显微CT的出现,无疑能为这一研究提供先进的检测手段。上海同步辐射光源作为第三代优质同步辐射光源,具有高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽频谱范围等特点,其配合高分辨的X射线探测器可实现精确、灵敏的组织结构信息的快速、无损检测,在保持标本完整性的前提下,清晰再现样品内部的三维显微结构,从而克服了传统的二维切片技术存在破坏组织结构的完整性、无法准确获得组织...     

大高宽比纳米硅立柱的感应耦合等离子体刻蚀工艺优化

针对氢基硅倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane,HSQ)作为深反应离子刻蚀(DRIE)掩膜形成大高宽比纳米硅立柱的工艺进行了系统研究。优化了刻蚀工艺中线圈功率、极板功率和气体流量参数,减小了横向刻蚀,使形貌垂直性得到了更好的控制,并实现了13.3 m高度和低侧壁粗糙度的垂直硅纳米柱阵列,其高宽比（高度/半高宽）达到了36。利用不同的刻蚀工艺条件得到了不同侧壁形貌以及不同尺寸、高度的硅纳米柱结构。     

电解池电化学反应过程的运动衬度X射线成像

电化学反应过程中离子迁移、氧化还原反应的原位动态观测对研究电解池和电池充放电性能、离子迁移特性、缺陷产生和预防等具有重要意义.采用电解池模型研究电化学反应过程以方便实验参数调控,基于运动衬度X射线成像实验研究了其离子迁移和氧化还原反应过程.结果表明,同等条件下运动衬度X射线成像比传统的时间减影成像的衬噪比高一个量级以上.基于运动衬度X射线成像成功观测到起始阶段电化学反应特性,发现电化学反应在电解池内所有位置同时发生,而不是通常理解的电场力作用下离子迁移到阴极、得到电子被还原.电极投影位置运动衬度信号强于电解液其他位置,说明电极位置氧化还原反应更密集.在通电电压低到一个临界值、传统时间减影成像很难观测到离子迁移或原子团聚的时候,运动衬度成像仍可明确揭示离子迁移(原子团簇运动)轨迹.因此,运动衬度X射线成像可大幅提升电解质中离子(原子)迁移的观测灵敏度,在电池、电解池电化学反应特性的原位动态研究中具有重要应用前景.     

Kinoform单透镜的硬X射线聚焦性能

Kinoform单透镜可以高效聚焦硬X射线至纳米量级, 在X射线纳米显微学和纳米光谱学领域有着重要的应用前景. 基于衍射光学和傅里叶光学理论, 给出了X射线经由Kinoform单透镜聚焦的物理模型, 基于数值模拟, 研究了不同材料、光子能量、台阶数量和顶点曲率半径对Kinoform单透镜聚焦性能的影响. 结果表明, 孔径为1 mm的Kinoform单透镜对30 keV的X射线聚焦, 可以得到14 nm焦斑、62 μm焦深, 且可实现4个量级的光强增益和大于30%的光强透过率.