معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة يحقق أول تقدم في التصوير بتقسيم شعاع التكبير للأشعة السينية الصلبة

في الآونة الأخيرة، نجح المختبر المشترك لفيزياء الليزر عالي القدرة التابع لمعهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة (SIPM)، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، في إنجاز أول دراسة لتصوير حزمة تكبير للأشعة السينية الصلبة على مصادر الأشعة السينية ذات التركيز المجهري، وحل مشكلة تقييد مقسم الشعاع في نطاق الأشعة السينية الصلبة. وقد نُشرت النتائج في مجلة Optics Letters تحت عنوان "تصوير غربال الفوتون ثنائي البؤرة في منطقة الأشعة السينية الصلبة".
تم اقتراح شريط فرينل في عام 1818 وتم تطبيقه بنجاح على تركيز الأشعة السينية في الستينيات، كما قدم ظهور غربال الفوتون في عام 2001 بديلاً لشريط فرينل لتركيز الأشعة السينية عالي الأداء. ومع ذلك، فإن ألواح الموجات ومناخل الفوتون التقليدية أحادية البؤرة بطبيعتها ولا يمكنها تلبية متطلبات تقسيم الشعاع لتصوير حيود الموجات القصيرة واستشعار التداخل. مع حل مشكلة مصدر الضوء الموجي القصير عالي التماسك، أصبح الطلب على أجهزة تقسيم شعاع الأشعة السينية أكثر إلحاحًا.
قام الباحثون بتحسين تصميم غربال الفوتون ثنائي البؤرة للأشعة السينية الصلبة من خلال ترميز غربال الفوتون التقليدي بمساعدة تسلسل السلم اليوناني القديم، وأكملوا معالجة واختبار الجهاز بمساعدة مجموعة البروفيسور ييفانغ تشين من جامعة فودان، كما هو موضح في الشكل 1. باستخدام رقاقة نحاسية لتصفية مصدر الأشعة السينية ذات التركيز الدقيق، تم الحصول على خطوط طيفية بعرض كامل نصف القيمة 0.0242 كيلو فولت مركز 8.39 كيلو فولت، حيث يتركز مصدر الأشعة السينية بشكل أساسي في 7.38 كيلو فولت، 8.39 كيلو فولت، 9.67 كيلو فولت، 9.96 كيلو فولت، 11.29 كيلو فولت. بناءً على ذلك، خضع غربال الفوتون ثنائي البؤرة لتجارب تصوير متساوية الحجم، والتي تم تسجيلها بواسطة جهاز اقتران الشحنات بالأشعة السينية، كما هو موضح في الشكل 2 والشكل 2 على التوالي. تم إجراء التسجيلات، كما هو موضح في الشكلين 2 و3. تظهر النتائج التجريبية أنه بغض النظر عن التصوير طويل التركيز أو قصير التركيز، فإن الكاشف في عملية الحركة ذهابًا وإيابًا يكون أولًا أصغر ثم أكبر، مما يثبت تمامًا أن غربال الفوتون ثنائي البؤرة لتحقيق تصوير تقسيم شعاع التكبير. يؤدي ظهور مقسم شعاع الأشعة السينية الصلبة إلى توسيع مساحة التطوير الجديدة لتطبيقات مثل التشخيص المتغير الدقة لبلازما الليزر، والمجهر بالأشعة السينية، وتصوير حيود الحزم المنقسمة المتماسك.
يتم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين وبرنامج الطيار الاستراتيجي من الفئة أ التابع للأكاديمية الصينية للعلوم.

الشكل 1 غربال فوتون ثنائي البؤرة، (أ) صورة المجهر الضوئي، (ب) صورة المجهر الإلكتروني الماسح، (ج) أصغر ثقب، (د) ارتفاع الذهب

الشكل 2 النتائج التجريبية للتصوير المقرب، (أ) يتحرك الكاشف تدريجيًا أقرب إلى مستوى الصورة ثم بعيدًا عنها

الشكل 3 النتائج التجريبية للتصوير بالتركيز القصير، (ac) أجهزة الكشف تقترب تدريجيًا من مستوى الصورة ثم تبتعد عن مستوى الصورة