來(lái)源：半導(dǎo)體芯科技編譯

光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是控制光和通信的微尺寸的芯片器件。另外，時(shí)間分辨X射線探針是幫助科學(xué)家研究高度瞬時(shí)現(xiàn)象的設(shè)備。這些現(xiàn)象瞬間存在，期間涉及到結(jié)構(gòu)和功能的快速變化。科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于專門設(shè)計(jì)和制造的MEMS X射線光學(xué)設(shè)備，可以利用極短的X射線脈沖。新設(shè)備比用于操作X射線探針的傳統(tǒng)設(shè)備小而輕，對(duì)于超高速現(xiàn)象的同步輻射和自由電子激光x射線源的實(shí)驗(yàn)而言，這些設(shè)備可能至關(guān)重要。

這種新的超高速的片上光學(xué)器件將比用于操控X射線探針的傳統(tǒng)器件小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，也更輕。這將實(shí)現(xiàn)X射線的創(chuàng)新研究和應(yīng)用。它可以幫助科學(xué)家研究化學(xué)、材料和生物快速演化的過(guò)程。其結(jié)果可以幫助開(kāi)發(fā)高效的太陽(yáng)能電池和電池，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，以及新型藥物。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們?cè)谝粋€(gè)同步輻射設(shè)備中展示了該器件。一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)版本可以與醫(yī)院和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的X射線發(fā)生器一起使用。在這些環(huán)境中，這些器件可以支持快速非破壞性診斷或精確的放射治療劑量。

由高級(jí)光子源（APS）和納米材料中心（***）的科學(xué)家組成的研究小組利用APS的X射線源展示了X射線片上光學(xué)器件。APS和***是美國(guó)能源部(DOE)在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)用戶設(shè)施。該器件由***設(shè)計(jì)，尺寸僅為250微米，重量?jī)H為3.5微克?；贛EMS的快門體積非常小，重量也很輕，這使得它可以以相當(dāng)于每分鐘100萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度擺動(dòng)。研究人員利用這種高速度和MEMS材料的X射線衍射特性，創(chuàng)造了一個(gè)極快的X射線快門。由此產(chǎn)生的超高速X射線片上光學(xué)器件可以操縱超過(guò)350MHz兆赫的硬X射線脈沖，比任何機(jī)械調(diào)制器高1000倍。此外，該器件的時(shí)間特性可以為許多動(dòng)態(tài)x射線儀器和應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，這對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)備來(lái)說(shuō)是不可能的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)光學(xué)器件的質(zhì)量通常是它的10億倍。 基于芯片的X射線光學(xué)器件為未來(lái)用于時(shí)域科學(xué)、加速器診斷和控制的動(dòng)態(tài)、微型X射線光學(xué)奠定了基礎(chǔ)，包括波前操作、光譜色散、復(fù)用和脈沖切片。

這項(xiàng)研究得到了美國(guó)能源部科學(xué)辦公室、基礎(chǔ)能源科學(xué)、科學(xué)用戶設(shè)施部門的支持。

審核編輯 黃昊宇