複合屈折レンズ

複合屈折レンズ（CRL）は、 5～40keVのエネルギー範囲のX線を集束させるために、直線状に配列された一連の個別レンズである。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] KBミラーの代替品である。

X線に対する屈折率の実部は、あらゆる物質において1に近いため、従来のX線用レンズ1枚では（実用的なレンズサイズの場合）焦点距離が非常に長くなります。さらに、X線は物質を通過する際に減衰するため、従来のX線用レンズは長らく実用的ではないと考えられてきました。CRLは、多数のレンズを直列に接続することで、メートル単位という適度に短い焦点距離を実現し、各レンズの曲率を実用的なレベルまで低減しています。しかしながら、レンズにおける吸収は依然として課題であり、レンズは通常、アルミニウム、ベリリウム、リチウムなどの原子番号の低い材料で作られています。

CRLは1990年代半ば、ESRFの科学者グループによって初めて実証されました。彼らはアルミニウムブロックに穴を開け、2次元的に集束を実現しました。X線の場合、屈折率が1よりわずかに低いため、凹レンズで集束させます。このタイプのCRLでは、円筒状の穴の間の壁が、穴の開いた円筒の軸に垂直に進むX線に対して凹レンズとして機能します。一方、可視光の場合、屈折率は1より大きく、集束は凸レンズで行われます。

ESRFシンクロトロンに関係する科学者たちは、CRLのその後の開発の多くを担ってきました。特に、レンゲラー率いるアーヘングループが先駆的に開発したパラボリックCRLが有名です。その代表的な材料はベリリウムです。先進光子源（APS）のグループは、リチウムで同様のレンズを実証しました。これらのレンズは、可視光領域に直接対応するものがあります。

鋸歯レンズは、セダーストロムによって提案され実証された独自の光学方式である。[ 6 ]鋸歯レンズは、グリッド上の数値計算が滑らかな線を近似するのとほぼ同様に、一連のプリズムがそれぞれX線を微小角度で偏向させることで放物面レンズを近似する。このタイプのレンズは、シリコン、プラスチック、リチウムから作られてきた。レンズの吸収の問題に対処するために、鋸歯レンズの各プリズムをより小さなプリズムの列に置き換えることで、屈折には寄与せず吸収を増加させる2πの位相シフトを除去することができる。[ 7 ]この方式は、従来の放物面レンズをゾーンプレートで近似する方式に似ている。鋸歯屈折レンズとプリズムアレイレンズは比較的簡単に製造できるため、研究以外でも使用可能であり、どちらも医療用X線画像への応用が提案されている。[ 8 ] [ 9 ]

参考文献

  1. ^ Snigirev, A; Kohn, V; Snigireva, I; Souvorov, A; Lengeler, B (1998). 「複合屈折レンズによる高エネルギーX線の集束」.応用光学. 37 (4): 653– 662. Bibcode : 1998ApOpt..37..653S . doi : 10.1364/AO.37.000653 . PMID  18268637 .
  2. ^ Snigirev, A; Filseth, B; Elleaume, P; Klocke, Th; Kohn, V; Lengeler, B; Snigireva, I; Souvorov, A; Tuemmler, J (1997). 「高エネルギーX線集束用屈折レンズ」. Proc. SPIE . 3151 : 164– 170. Bibcode : 1997SPIE.3151..164S . doi : 10.1117/12.294496 .
  3. ^ Smither, RK; Khounsary, AM; Xu, S. (1997). 「ベリリウムX線レンズの潜在能力」 . Proc. SPIE . 3151 : 150–163 . Bibcode : 1997SPIE.3151..150S . doi : 10.1117/12.294474 .
  4. ^ Young, K.; Khounsary, A.; Jansen, A.; Dufresne, E.; Nash, P. (2007). 「リチウムX線レンズの製造と性能」. AIP Conference Proceedings . 879 : 989–993 . Bibcode : 2007AIPC..879..989Y . doi : 10.1063/1.2436228 .
  5. ^ Arndt Last. 「複合屈折X線光学」2018年6月12日閲覧。
  6. ^セダーストロム、ビョルン;カーン、ロバート。ダニエルソン、マッツ。ルンドクヴィスト、マッツ。デビッド・ニグレン（2000）。「古いLPで硬X線の焦点を合わせる」。自然。404 (6781): 951。Bibcode : 2000Natur.404..951C。土井：10.1038/35010190。PMID 10801113。 
  7. ^ Cederström, Björn; Ribbing, Carolina; Lundqvist, Mats (2005). 「硬X線用汎用プリズムアレイレンズ」 . Journal of Synchrotron Radiation . 12 (Pt 3): 340– 344. doi : 10.1107/S0909049504034181 . PMID 15840919 . 
  8. ^エリック、フリーデンベルグ;セダーストローム、ビョルン。オースルンド、マグナス。ニリウス、ピーター。マッツ・ダニエルソン (2009 年 1 月 27 日)。 「X線レンズをベースにした効率的なプレオブジェクトコリメータ」。医学物理学。36 (2): 626–633 . arXiv : 2101.07788。Bibcode : 2009MedPh..36..626F。土井: 10.1118/1.3062926。PMID 19292003。 
  9. ^エリック、フリーデンベルグ;セダーストローム、ビョルン。ニリウス、ピーター。カロライナ州リビング。カールソン、スタファン。ダニエルソン、マッツ (2009)。「小規模用途向けの低吸収 X 線エネルギー フィルター」。オプティクスエクスプレス。17 (14): 11388–11398。Bibcode : 2009OExpr..1711388F。土井: 10.1364/OE.17.011388。PMID 19582053。 
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