毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能及應(yīng)用

前言

毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在X射線分析領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是20世紀(jì)90年代X射線光學(xué)的革命性突破，也是目前X射線分析技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前沿。為了廣大使用者更好地了解毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能和應(yīng)用特性，我們在多年從事毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的設(shè)計(jì)、性能及應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上編寫《毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能及應(yīng)用》一書，希望通過該書進(jìn)一步促進(jìn)毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的研發(fā)及應(yīng)用，從而進(jìn)一步促進(jìn)X射線分析技術(shù)的發(fā)展。本書系統(tǒng)詳細(xì)地介紹了毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能表征及其在X射線熒光分析技術(shù)、X射線衍射分析技術(shù)、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、X射線成像技術(shù)和X射線共聚焦分析技術(shù)等方面的應(yīng)用，展望了毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在安保防恐設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用前景。感謝應(yīng)用光學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目（JD100270543）、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（108125）、北京市自然科學(xué)基金（1092013）和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（200800271021）的資金支持。感謝李穎和杜曉光同學(xué)在書稿準(zhǔn)備過程中給予的幫助。書中不足之處敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書介紹了毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的設(shè)計(jì)原理、種類、性能和應(yīng)用，提供了該類器件詳細(xì)的性能表征方法，分別討論了該類器件在微束X射線熒光分析技術(shù)和微束X射線衍射分析技術(shù)中的應(yīng)用、在X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和X射線成像技術(shù)中的應(yīng)用、在共聚焦X射線熒光分析技術(shù)和共聚焦X射線衍射分析技術(shù)中的應(yīng)用、在會(huì)聚同步輻射X射線中的應(yīng)用、在大氣顆粒物單顆粒X射線熒光分析中的應(yīng)用，展望了毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在安保防恐設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用前景。    本書適合從事X射線光學(xué)器件設(shè)計(jì)、應(yīng)用的研究人員閱讀，也可供需要進(jìn)行X射線實(shí)驗(yàn)分析的科研人員閱讀。

書籍目錄

1  X射線光學(xué)器件  1.1  X射線光學(xué)器件的發(fā)展概況    1.1.1  K-B鏡和沃特鏡等X射線掠入射反射鏡    1.1.2  X射線布喇格反射鏡    1.1.3  X射線多層膜反射鏡    1.1.4  X射線波帶片    1.1.5  X射線多層膜光柵    1.1.6  X射線折射透鏡  1.2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件    1.2.1  單毛細(xì)管    1.2.2  毛細(xì)管X光透鏡  1.3  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的基本理論    1.3.1  X射線的全反射    1.3.2  X射線在毛細(xì)光導(dǎo)管中的傳輸理論    1.3.3  多毛細(xì)管X光透鏡理論    1.3.4  多毛細(xì)管X光透鏡的描述2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件性能表征  2.1  測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的實(shí)驗(yàn)裝置    2.1.1  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件調(diào)試技巧    2.1.2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件測試系統(tǒng)的使用說明  2.2  利用軸向掃描法測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能    2.2.1  軸向掃描法    2.2.2  軸向掃描法的應(yīng)用實(shí)例    2.2.3  軸向掃描法的誤差分析    2.2.4  軸向掃描法的優(yōu)點(diǎn)  2.3  利用高計(jì)數(shù)率探測器和低功率光源測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能    2.3.1  實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法介紹    2.3.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析  2.4  利用背散射方法測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能    2.4.1  實(shí)驗(yàn)儀器及測量技術(shù)    2.4.2  測量結(jié)果和分析  2.5  利用衍射方法測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的性能    2.5.1  利用衍射方法測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的傳輸效率    2.5.2  利用衍射方法測量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的角發(fā)散度  2.6  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件性能的理論計(jì)算3  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在XAFS分析技術(shù)中的應(yīng)用  3.1  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在實(shí)驗(yàn)室EXAFS分析技術(shù)中的應(yīng)用    3.1.1  平行束X光透鏡應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室EXAFS分析技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)研究    3.1.2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在實(shí)驗(yàn)室EXAFS分析技術(shù)中應(yīng)用的理論研究  3.2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在實(shí)驗(yàn)室微區(qū)EXAFS分析技術(shù)中的應(yīng)用    3.2.1  基于毛細(xì)管會(huì)聚X光透鏡和位置靈敏正比計(jì)數(shù)探測器的實(shí)驗(yàn)室微區(qū)EXAFS譜儀    3.2.2  透鏡自身性能對光譜的影響    3.2.3  利用膠片測量EXAFS譜的嘗試    3.2.4  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的實(shí)驗(yàn)室微區(qū)EXAFS譜儀的特點(diǎn)  3.3  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在同步輻射微區(qū)XAFS分析技術(shù)中的應(yīng)用    3.3.1  基于毛細(xì)管X光半會(huì)聚透鏡和同步輻射光源的微區(qū)XAFS設(shè)備的性能    3.3.2  微區(qū)EXAFS譜的解離4  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在微區(qū)X射線衍射分析技術(shù)中的應(yīng)用  4.1  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的能量色散微區(qū)X射線衍射裝置    4.1.1  引言    4.1.2  基于MPFXRL的微區(qū)X射線衍射譜儀    4.1.3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果    4.1.4  結(jié)果討論  4.2  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件組合的能量色散微區(qū)X射線衍射裝置    4.2.1  基于兩個(gè)整體毛細(xì)管平行束X光透鏡的能量色散微區(qū)X射線衍射裝置    4.2.2  基于整體毛細(xì)管X光微會(huì)聚透鏡和平行束透鏡的能量色散微區(qū)X射線衍射裝置  4.3  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的微區(qū)能量色散X射線衍射(EDXRD)和微區(qū)XAFS組合系統(tǒng)5  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在微區(qū)X射線熒光分析技術(shù)中的應(yīng)用  5.1  利用毛細(xì)管X射線光學(xué)器件對大氣顆粒物單顆粒進(jìn)行X射線熒光分析    5.1.1  引言    5.1.2  實(shí)驗(yàn)    5.1.3  結(jié)論  5.2  利用毛細(xì)管X射線光學(xué)器件對樣品表面進(jìn)行二維掃描X射線熒光分析    5.2.1  引言    5.2.2  實(shí)驗(yàn)6  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在X射線成像技術(shù)中的應(yīng)用  6.1  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件和實(shí)驗(yàn)室X射線光源的成像設(shè)備    6.1.1  實(shí)驗(yàn)裝置    6.1.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果  6.2  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件和同步輻射X射線光源的成像設(shè)備    6.2.1  實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件    6.2.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析    6.2.3  數(shù)字減影技術(shù)在消除成像背景中的應(yīng)用7  利用毛細(xì)管X射線光學(xué)器件和超環(huán)面鏡的組合會(huì)聚同步輻射  7.1  整體毛細(xì)管X光半會(huì)聚透鏡的非線性特性  7.2  利用毛細(xì)管X光半會(huì)聚透鏡和超環(huán)面鏡的組合會(huì)聚同步輻射8  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在共聚焦X射線分析技術(shù)中的應(yīng)用  8.1  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件和實(shí)驗(yàn)室普通X射線光源的共聚焦X射線光譜儀    8.1.1  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在共聚焦X射線分析技術(shù)中的特性    8.1.2  共聚焦X射線譜儀的空間分辨率    8.1.3  共聚焦X射線譜儀的衍射分辨率    8.1.4  共聚焦X射線譜儀的最小探測極限    8.1.5  共聚焦譜儀在三維無損X射線熒光分析中的應(yīng)用    8.1.6  利用共聚焦譜儀測量微小樣品能量色散衍射譜  8.2  基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件和基于同步輻射X射線光源的共聚焦X射線分析設(shè)備9  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在安保防恐設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用展望  9.1  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在安保防恐設(shè)備中的應(yīng)用前景    9.1.1  ZR背散射技術(shù)    9.1.2  3D成像技術(shù)  9.2  毛細(xì)管X射線光學(xué)器件在醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用前景

章節(jié)摘錄

插圖：實(shí)際上，由于在高能點(diǎn)處，平行光透鏡的焦距會(huì)稍微增大一些，而焦距是透鏡聚焦調(diào)節(jié)完畢時(shí)光源到透鏡入口的距離。由于我們采用反平方定律來確定透鏡出入口處X射線的強(qiáng)度，這就導(dǎo)致在高能量點(diǎn)測量的傳輸效率結(jié)果會(huì)比真實(shí)值稍微低一些。這一點(diǎn)在8.5keV和16.5keV兩能量點(diǎn)的比較中也可看出，因?yàn)橛脝蔚婪治銎骷訛V波片的方法測量該兩點(diǎn)的透鏡傳輸效率時(shí)，是在這兩個(gè)能量點(diǎn)分別調(diào)試透鏡的焦距后分別測量的，所以出現(xiàn)上述現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于計(jì)數(shù)率和分辨率的原因，探測器前要加準(zhǔn)直系統(tǒng)，考慮到從整體平行束透鏡出來的準(zhǔn)平行束截面上中心部分的能量功率密度會(huì)比邊緣處的能量功率密度稍微大一些，所以，在選擇準(zhǔn)直系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用狹縫準(zhǔn)直系統(tǒng)，這樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。如果選擇圓形準(zhǔn)直管，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏高。由以上討論可知，可以通過選擇合適的晶體、靶源、燈絲、準(zhǔn)直系統(tǒng)來得到比較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

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