基于毛细管光学元件的硬X射线微探针及其在北京同步辐射装置的应用

硬X射线微探针（microprobe）是研究微米尺度空间分辨相关问题的强大工具，广泛应用于环境科学、生命科学、凝聚态物理、催化和材料科学等领域。毛细管作为一种聚焦光学元件，可以对宽波段的X射线进行聚焦。本申请拟通过开展毛细管传输同步辐射X射线的物理特性和多毛细管的光强分布优化等研究，研制出适合北京同步辐射装置超环面镜下游二次聚焦的系列毛细管微探针，在4W1B建立10－100μm空间分辨的可同时开展μ-XRF和μ-XAFS 的实验平台；在1W1B上建立50μm空间分辨的μ-XAFS实验平台，开展高压XAFS实验研究；在2W1A建立100μm空间分辨的生物大分子实验平台，光通量密度提高1－2个数量级，提升北京同步辐射装置若干实验站的整体性能。

北京同步辐射装置(BSRF)属于第一代光源，光源点尺寸和发射度都较大。对于微区实验，此前大多通过狭缝限束来控制样品处的着光面积，因而无法有效利用全部光通量。通过本项目研制的各类毛细管的使用，分别提升了生物大分子衍射实验站（1W2B）,高压XAFS实验站（1W1B）及荧光微分析实验站（4W1B）的性能，拓展了实验方法，为国内广大用户提供性能更好的实验平台。.本基金项目三年执行期间完成的主要成果包括：1.完成对BSRF一次聚焦光源的理论模型的建立，为今后毛细管光学元件在BSRF的应用奠定了坚实的理论基础。2.完成了适合生物大分子衍射的锥形单毛细管的研制，并在1W2B测量了其发散度、光斑尺寸等物理性能参数及进行了对比光强增益实验。3.完成了用于高压XAFS的毛细管X光透镜的研制及应用。4.完成了用于聚焦同步辐射光源的新型毛细管光学器件的研制。5.完成了用于荧光微分析站的毛细管X光透镜的研制及应用。.项目执行期间取得了多项科研成果，其中发表在SCI级别期刊上的学术文章共5篇，中文核心期刊文章1篇，取得实用新型专利1项，申请发明专利共计2项，并获得2013年度北京市科学技术研究院优秀科技成果奖。