反射式多层膜聚焦元件

ASC-反射式多层膜
X 射线聚焦元件

源自中科院高能物理研究所 PAPS 平台,利用周期性多层膜结构的布拉格衍射实现 X 射线高效反射与聚焦,支持铬靶、铜靶、钼靶等多种目标能量,适用于同步辐射及实验室 X 射线仪器。

布拉格衍射聚焦 椭圆柱面反射 W/B₄C 膜系 增益 >35 同步辐射 实验室 X 光机
> 35
光通量增益
40 ~ 70%
整体反射率
45 μm
聚焦焦斑(30 μm 源斑)
铬 / 铜 / 钼
三种目标能量可选

产品介绍

ASC-反射式多层膜 X 射线聚焦元件采用薄膜沉积技术,在基片上周期性交替沉积 W/B₄C 等不同材料,构造一维晶体结构。每层金属均作为布拉格反射镜面,所有镜面的反射光发生相干,满足布拉格方程时产生最强反射光。

聚焦面型为椭圆柱面,利用柱面在子午和弧矢两个方向分别聚焦,X 射线从椭圆的一个焦点出发,经椭圆面反射,聚焦到另一个焦点。产品可定制平面、椭圆柱面、抛物柱面等多种面型。

产品优势

  • 布拉格角比全反射角大 1~10 倍,镜长更短,集成度更高
  • 更大接收角,产生更高的光通量和增益(>35)
  • 支持平面、椭圆柱面、抛物柱面等多种面型定制
  • W/B₄C 膜系,铬/铜/钼靶三种目标能量覆盖
  • 具备一定能量分辨本领,可抑制谐波背景
  • 提高 X 光机集成度与便携性,利于姿态调节稳定性

工作原理

多层膜结构在基片上周期性交替沉积不同材料,使膜层厚度(衍射面间距)与入射光波长满足布拉格衍射定律,从而产生高效相干反射。布拉格方程:

2d·sinθ = mλ  (m = 1, 2, 3, …)
d:一个周期内两材料厚度之和  |  θ:掠入射角  |  λ:波长  |  m:衍射级次

聚焦镜面型为椭圆柱面,利用柱面在子午和弧矢两个方向分别聚焦,X 射线从椭圆一个焦点出发,经椭圆面反射聚焦到另一个焦点,实现准直或聚焦光束整形。

技术规格

性能参数 铬靶(Cr) 铜靶(Cu) 钼靶(Mo)
目标能量 5414.9 eV 8046.3 eV 17480 eV
镜长 6 cm 10 cm
入射角 40 mrad 30 mrad
膜系材料 W / B₄C
焦距 10 cm 15 cm
焦斑尺寸 45 μm(测试光源光斑 30 μm)
增益 > 35
整体反射率 40% 40% 70%

应用领域

X 射线荧光分析(XRF)

聚焦镜大幅提升照射到样品靶点的光通量(增益 >35),显著缩短 XRF 测量时间,提高微量元素检测灵敏度。

X 射线衍射(XRD)与 CT

聚焦准直 X 射线束,提高衍射峰强度与信噪比,适用于晶体结构分析、工业 CT 和无损检测。

同步辐射装置

用于同步辐射光束线的 X 射线单色化、聚焦与准直,性能指标达到国际先进水平,已应用于多条束线。

微焦 X 射线源成像

配套实验室微焦 X 射线管,实现小型化 X 射线显微与成像系统,适用于材料科学和生物医学研究。

工业在线检测

高通量聚焦光束适用于工业品镀层分析、合金成分快速实时检测,提升仪器便携性与集成度。

定制光学设计

支持平面、椭圆柱面、抛物柱面等多种面型定制,可针对不同发散角光源设计接收和聚焦方案。

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