微米级“坪区”毛细管X光会聚透镜的研制及其应用基础研究

为了进一步提高基于毛细管X射线光学器件的微束X射线分析技术，利用毛细管X射线光学器件具有多反射面的优势，利用光线追踪原理建立微米级"坪区"毛细管X光会聚透镜的理论模型，在此基础上研制该"坪区"透镜，该"坪区"透镜拟达到的性能指标：该透镜焦斑处X射线强度均匀分布，其强度分布的均匀度约为2%，焦斑直径约为5微米，焦斑处X射线功率密度（单位面积上强度）增益约为5000。此种"坪区"透镜可会聚同步辐射X射线光源、实验室普通X射线光源和激光等离子超快X射线光源等发出的X射线，并且可用于微束X射线荧光(Micro-XRF)、微束X射线衍射和微束X射线吸收精细结构等分析技术。以建立利用基于该"坪区"透镜的微束XRF谱仪对微小颗粒物进行单颗粒XRF定量分析的方法为例，研究该"坪区"透镜的应用特点，为进一步开展该"坪区"透镜在环境、生物、公安物证检测和食品检测等领域的应用研究提供理论依据和实验基础。

毛细管X射线光学器件在X射线分析技术中有着广泛的应用，为了进一步提高毛细管X射线光学器件在微束X射线分析技术中的应用水平，我们利用量子力学的测不准原理建立了毛细管X射线光学器件焦斑尺寸极限的理论模型，这为毛细管X射线光学器件的进一步发展提供了理论依据，同时也为基于全发反射原理的X射线光学器件的发展提供了理论借鉴。为了进一步提高利用毛细管X光透镜分析微小颗粒物的水平，我们理论分析了"坪区"毛细管X光会聚透镜的特点，在此基础上研制了具有微米级“坪区”的毛细管X光透镜。此种"坪区"毛细管X光透镜可以结合多种X射线光源应用在微束X射线荧光（XRF）和微束X射线衍射等微束X射线分析技术中。为了研究"坪区"毛细管X光透镜的应用特点，我们以基于"坪区"透镜的微束XRF谱仪为例，建立了利用"坪区"毛细管X光透镜对微小颗粒物样品进行单颗粒XRF定量分析的方法；另外，开展了其它相关工作：研究了毛细管X光透镜在样品表面形貌分析、药品元素组成XRF分析和头发中元素组成XRF分析中的应用特点；研究了毛细管X光透镜在微束X射线衍射和小角X射线散射等技术中的应用特点。上述工作为进一步开展毛细管X光透镜技术在环境、生物、公安物证检测和食品检测等领域的应用研究提供理论依据和实验基础。