基于單毛細管橢球鏡的微束X射線熒光成像

陶 芬， 豐丙剛， 鄧 彪， 2*, 孫天希， 杜國浩， 謝紅蘭， 肖體喬

1. 中國科學院上海應用物理研究所， 上海 201800 2. 中國科學院上海高等研究院， 張江實驗室上海光源科學中心， 上海 201210 3. 北京師范大學， 北京 100875

引 言

微束X射線熒光成像是一種具有高空間分辨率、 高靈敏度、 可無損分析樣品內部元素空間分布的研究方法， 分為熒光掃描成像(X-ray fluorescence mapping)與微束熒光CT(microbeam X-ray fluorescence computed tomography, μ-XFCT)， 微束X射線熒光成像廣泛應用到材料、 生物、 醫學等諸多領域[1-2]， 它已經作為研究樣品元素分布的重要手段之一。

上海光源BL13W線站已于2011年建立了X射線熒光成像系統并對用戶開放[3-4]， 該系統基于狹縫限束方法獲得微束X射線。 由于沒有聚焦元件， 該熒光成像系統探測限較低， 其空間分辨為150 μm， 大量用戶提出了開展微束聚焦熒光成像的需求。

首先介紹針對上海光源BL13W線站的熒光成像的橢球鏡參數設計； 再對研制的橢球鏡聚焦光進行性能評估； 基于研制的橢球鏡搭建了微束X射線熒光成像系統， 并對中風鼠腦進行二維熒光掃描成像， 及鼠腦和標準砷溶液的熒光CT成像， 獲得了其中的微量元素的空間分布。

1 橢球聚焦鏡設計與檢測

橢球聚焦鏡是反射面為橢球的單次反射單毛細管， 為全反射元件， 反射面為橢球面。 光源點位于橢球的一個焦點上， 聚焦光斑位于另一個焦點上， X射線經過毛細管單次反射后聚焦在樣品上， 可提高樣品點處光通量密度[5-7]， 其具有反射效率高、 工作距離長、 接收角寬、 適用X射線能量范圍寬、 體積小等優點。……