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结构与动力学

结构与动力学

X射线束变薄

11 Jul 2002

X射线散射被广泛用于探测固体的结构,但是该技术受到固体的限制。‘spot size’ of the beam. The smallest available 斑点大小 is currently several hundred nanometres across, but now Tim 萨尔迪特 of Saarlandes University in Germany and co-workers have created a coherent X-ray beam that is ten times narrower. Based on waveguides, the sources could be used to examine single nanocrystals or arrays of molecules in biological cells (F Pfeiffer 2002 科学 297 230).

当X射线照射到晶体中时,它们会以一定角度被晶体中原子的规则平面反射。这意味着可以通过研究反射的X射线来推断晶体的结构。由于很难制备大质量的晶体,因此通常将样品研磨成粉末。在这种情况下,反射的X射线的强度被记录为反射角的函数,该光谱中的峰表示反射的主角。

但是,只有当样品在至少与X射线束横截面一样大的区域内均匀时,此技术才有效。‘Pinholes’用于某些分析技术中,以产生跨度为微米但小针孔的光束–即使可以制造–不会透射足够高的X射线通量。

萨尔迪特’s team has solved this problem by making an X-ray waveguide with an exit aperture tens of nanometres across, which emits a beam with an oval cross-section just 69 nm wide and 33 nm high. The researchers say that this is the smallest 斑点大小 ever achieved for short-wavelength – or ‘hard’ – X-rays.

与光学设备一样,波导由折射率比包围它的包层高的芯组成。每次光束到达这些层之间的边界时,X射线都会作为一系列反射穿过波导。通过调整X射线进入波导的角度,研究人员可以选择通过波导传播的传播方式。这使他们能够使用波导产生相干的X射线束。

萨尔迪特’的团队使用了一种最新开发的技术,称为‘resonant coupling’将X射线照到波导中。波导的纤芯由聚(甲基丙烯酸甲酯)纤芯制成,包层由铬制成,但是这种材料的选择是由他们用来制作波导的光刻技术确定的。通过进一步的改进,他们希望制造出能够产生更窄光束的波导。

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