瑞士XRNanotech高精度、高性能X射線光柵

X射線光柵在生命、能源、材料、環(huán)境、食品等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，由于X射線光柵是非常精密的光學(xué)器件，對制作工藝的要求很高，尤其是制作高質(zhì)量的二維X射線光柵的難度更大，因此，高質(zhì)量的二維X射線光柵倍受相關(guān)科研人員的期待。

XRnanotech在X射線光學(xué)研究和開發(fā)領(lǐng)域的新創(chuàng)新，突破了可能的界限。依托Paul Scherrer研究所開發(fā)的技術(shù)，加上優(yōu)異的工程能力和高水平的質(zhì)量控制，造就了X射線光學(xué)關(guān)鍵器件。

通過銥線倍頻技術(shù)獲得最大分辨率

憑借線倍頻技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)精確到5nm的X射線束聚焦，從而成為目前紀(jì)錄的保持者。有了如此精確的聚焦，X射線成像的分辨率達(dá)到高的水平，使得曾經(jīng)不可見的東西變得可見，并實(shí)現(xiàn)了全新的應(yīng)用。該方法核心工藝是在反應(yīng)離子蝕刻剝離基底結(jié)構(gòu)之前，在稀疏模板上涂覆一層銥原子層。

利用閃耀光學(xué)方式優(yōu)化效率

光學(xué)器件的光子效率越高，透過的光子就越多，這意味著效率越高的光學(xué)器件可以為實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)節(jié)省時間和能量。與理論光子效率極限為40.5%的傳統(tǒng)二元光柵光學(xué)相比，僅增加一階的閃耀光柵可以將極限提高到68.4%，而再增加一階的閃耀光柵可達(dá)81.1%。

基于電子束光刻的制造工藝，而不是機(jī)械刻劃，可以輕松實(shí)現(xiàn)多階閃耀光柵的設(shè)計加工。在實(shí)際加工過程中，XRnatotech已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了衍射波帶片的光子效率超過50%，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是5-10%，大多數(shù)比較先進(jìn)的技術(shù)最高也只達(dá)到25%。這樣，不僅可以將實(shí)驗時間減半，推動科學(xué)進(jìn)步，還可以將在大型X射線源上進(jìn)行實(shí)驗的成本減半。

金剛石光學(xué)的輻射穩(wěn)定性

在過去幾十年中，X射線源的亮度急劇上升，自由電子激光器的亮度達(dá)到太陽亮度的1億倍以上。這開辟了重要的研究領(lǐng)域，但也暴露了不少X射線光學(xué)器件的關(guān)鍵局限性，在如此高的輻射能量下，這些器件容易融化。XRnanotech開發(fā)出一種方法，即用最耐熱的天然材料單片金剛石加工光學(xué)元件。金剛石光學(xué)可以輕松承受FEL X射線束的強(qiáng)度，從而緩解FEL實(shí)驗中的這一瓶頸。

目前，XRnanotech已為X射線廣泛應(yīng)用提供多種光學(xué)元件：

Zernicke相襯成像應(yīng)用：

相關(guān)文獻(xiàn)：

B. R?sner et al. Exploiting atomic layer deposition for fabricating sub-10 nm X-ray lenses Microelectronic Engineering 191 (2018) p. 91

B. R?sner et al. 7 nm spatial resolution in soft x-ray microscopy Microscopy and Microanalysis 24 (2018) p. 270

K. Jefimovs et al. A zone doubling technique to produce ultra-high resolution x-ray optics Physical Review Letters 99 (2007) p. 264801

J. Vila-Comamala et al. Advanced Thin Film Technology for Ultrahigh Resolution X-Ray Microscopy Ultramicroscopy 109 (2009) p. 1360

P. Karvinen et al. Kinoform diffractive lenses for efficient nano-focusing of hard X-rays Optics Express 22 (2014) p. 16676

I. Mohacsi et al. High efficiency X-ray nanofocusing by multilevel zone plates Journal of Synchrotron Radiation 21 (2014) p. 497

I. Mohacsi et al. Fabrication and characterization of high efficiency double-sided blazed X-ray optics Optics Letters 41 (2016) p. 281

C. David et al. Nanofocusing of hard X-ray free electron laser pulses using diamond based Fresnel zone plates Scientific Reports 1 (2011) p. 57

M. Makita et al. Diamond diffraction gratings for experiments with intense hard x-rays Microelectronic Engineering 176 (2017) p. 75

N. Kujala et al. Characterizing transmissive diamond gratings as beam splitter for hard X-ray singleshot spectrometer of European XFEL Journal of Synchrotron Radiation 26 (2019) p. 708