摘要：当X射线荧光(XRF)技术被用于分析空气环境中样品的元素组成时,由于空气对低原子序数(Z)元素(如Cl、K、Ca等)中能量较低的特征X射线吸收较大,从而影响探测效果,因此为了避免空气对低Z元素特征X射线的吸收,经常采用真空条件下XRF技术,但它需要复杂昂贵的真空系统。另外,一般实验室光源功率较低,所以入射光强度较弱,从而也影响探测效果。为解决上述这些问题,设计了基于整体毛细管X射线透镜(PCXRL)和转靶光源并在氦气环境下的密闭XRF简易分析系统。利用透镜聚焦获得的高功率密度增益X射线照射样品,获得较强的XRF信号,并使激发通道和探测通道处于稳定的氦气环境,以降低空气对低Z元素特征X射线的吸收。通过实验对整个XRF分析系统进行了表征,然后测定了互花米草、盐地碱蓬样品。研究表明,在氦气环境中,利用旋转钼靶光源并使工作电压和电流分别为29 kV和20 mA的条件下,所探测到的Cl、K、Ca、Fe等元素特征峰强度高于空气环境下的强度,针对植物中X射线特征峰能量低于8 keV的元素而言,在氦气环境中探测到的特征峰强度为空气中的1.1~5.5倍。这有利于高效无损分析样品中的低原子序数元素成分。

摘要：激光具有亮度高、单色性好、高相干性及方向性好的优势,然而在激光成像、激光加工等场景只想利用其高亮度或高单色性,高相干性导致的干涉效应会影响和限制其应用效果.通过模拟计算的方法,设计了一种针对软X射线激光去相干的新型单玻璃管光学透镜.模拟结果显示,针对波长为10 nm、束腰半径为1.25 mm的软X射线激光光束,透镜入口端内直径5 mm、出口端内直径0.6 mm、长度15 cm的单玻璃管光学透镜在有效降低软X射线激光光束相干度的同时,在出口处获得了发散度为30—50 mrad的出射光束,相应的传输效率为78%,光强增益为52.74.针对波长不低于1 nm的激光光束,该型号的单玻璃管光学透镜能够将光束的传输效率保持在30%以上.本文还探讨了入射光能量和透镜长度对器件传输结果的影响.结果表明,根据全反射原理设计的单玻璃管光学透镜能够满足极紫外到X射线波长范围内激光去相干的应用需求,在X射线激光成像、激光加工等方面具有广泛的应用前景.

摘要：高能X射线微焦斑在高能微束X射线分析技术中具有重要应用。为了获得高能X射线微焦斑透镜,理论设计了基于锥形单毛细管的高能X射线微焦斑透镜,该类锥形毛细管透镜可以把能量为100 keV的X射线会聚成微焦斑,焦斑直径和功率密度增益分别在微米和几十量级,对应的焦距为5毫米左右;并且理论模拟了该类锥形毛细管透镜采用玻璃反射面和金属(纯金)反射面后的特性,在透镜焦斑处,采用纯金金属反射面的锥形毛细管透镜的光通量为采用普通硅酸盐玻璃反射面的锥形毛细管透镜的14.8倍。模拟结果对锥形单毛细管X射线透镜的研制和应用具有指导意义。

摘要：为了使单毛细管透镜在X射线微区分析中获得高能X射线微焦斑,设计并模拟了基于椭球单毛细管的高能X射线微焦斑透镜,并模拟透镜内表面镀金属氧化膜,氧化膜主要成分为HfO_(2).结果表明:镀膜透镜和普通玻璃透镜都可以将能量为100 keV的X射线会聚成<10.0μm的焦斑;与普通玻璃透镜相比,透镜镀膜后X射线聚焦能量上限提高了约2倍.为增加镀膜透镜光通量,重新设计了镀膜透镜,该新透镜相比于最初设计的普通玻璃透镜,在相同的实验室光源条件下聚焦能量为100 keV的X射线,在焦斑处光通量提高了3.8倍,功率密度增益提高了1个数量级,这表明透镜镀膜对聚焦高能X射线有一定的应用价值.模拟结果对椭球单毛细管高能X射线透镜的研制和应用具有指导意义.

摘要：针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能.结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍.分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景.

摘要：X射线光源的焦斑尺寸和焦深对X射线光谱学,尤其是对于微区X射线衍射与荧光分析等领域十分重要的参数。如何高效而准确的表征这些参数对于X射线光源的应用和发展至关重要。现有的光源参数表征方法,尤其在表征微焦斑光源的参数时,都存在自身的局限性。锥形单玻璃管X射线聚焦镜是一种常用的X射线聚焦器件。根据锥形单玻璃管X射线聚焦镜滤波特性和几何特点,分析得到聚焦镜的聚焦光能量上限的大小受到光源焦斑尺寸的影响,提出这个能量上限与光源尺寸和光源到聚焦镜入口的距离之间的数学关系。设计了一种基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征X射线光源参数的方法。对锥形单玻璃管X射线聚焦镜的参数进行测量和确定后,将聚焦镜放置要测量的光源前,与光源形成聚焦光路。在光路准直并确保只有在聚焦镜内发生单次全反射的X射线射出聚焦镜的情况下,通过改变聚焦镜与光源焦斑距离并利用能谱探测系统来探测聚焦光并得到多个对应的聚焦光能谱。对所得能谱进行计算与分析,得到各能谱中的能量最大值,即聚焦光的能量上限。利用聚焦光能量上限、光源焦斑尺寸和光源到聚焦镜的距离之间的关系并结合线性拟合法,可同时得到光源焦斑尺寸和焦深。选用制造商给出焦斑尺寸约60μm,焦深为20 mm的微焦斑钼靶光源作为测量对象,利用基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征方法测量的结果为焦斑尺寸为60.1μm,焦深为19.7 mm。用小孔成像法表征该光源焦斑尺寸为60.3μm,焦深为20.1 mm。相较于现有的方法,基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征X射线光源参数方法对表征微焦斑光源有一定优势,对表征高能X射线光源有潜在发展和利用价值。

摘要：针对常规珍珠检测方法需要检测者具有丰富的经验、样品预处理、破坏样品、检测时间长等问题,设计了一种基于X射线透射成像及荧光双模式的珍珠检测系统。该系统首先通过在X射线透射成像系统上加入测厚系统,引入样品厚度进行修正,可以计算X射线在物质中的衰减系数,这就使得对于X射线吸收相同,厚度不同,衰减系数相近的样品也可以分辨出来,提高了成像系统的分辨,通过大量样品的测量建立衰减系数阈值数据库,根据衰减系数与阈值的对比,实现不同仿珍珠之间、珍珠与仿珍珠之间的鉴别;然后利用衰减系数相近的淡水和海水珍珠Ca元素含量远大于Sr元素,且淡水和海水珍珠中Sr含量不同,可以使用Sr和Ca元素含量的比值不同来区分淡水和海水珍珠,因此引入X射线荧光分析系统测量淡水和海水珍珠中Sr和Ca的荧光强度比,通过大量样品测量计算区分淡水和海水珍珠的荧光强度比的阈值,根据测量值和阈值的对比,从而进行淡水和海水珍珠的鉴别。引入测厚系统的X射线透射成像系统和X射线荧光检测系统协同运行,构成了鉴定珍珠的双模式系统。实验结果证明:该双模式系统可以在不破坏样品的前提下对不同仿珍珠之间、珍珠与仿珍珠、淡水与海水珍珠之间进行鉴别。该双模式检测系统在配合分拣系统后可以实现对大量样品的在线检测,带有分拣系统的双模式检测系统在珠宝鉴定、矿石检测、石制地板检测等领域具有潜在应用。