複合屈折レンズ

複合屈折レンズ（CRL）は、5～40keVのエネルギー範囲で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す。 ^{[1] [2] [3] [4] [5]これらは}KBミラーの代替品です。

すべての物質において、X 線の屈折率の実部は1 に近いため、従来の X 線用レンズ 1 枚では焦点距離が非常に長くなります (実用的なレンズ サイズの場合)。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 線用レンズは長い間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して各レンズの曲率を実用的なレベルまで下げることで、メートル単位の適度に短い焦点距離を実現しています。ただし、レンズでの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 年代半ばに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 次元で焦点を合わせることに成功しました。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 X 線を焦点に合わせます。このタイプの CRL では、円筒形の穴の間の壁が、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。対照的に、可視光の場合、屈折率は 1 より大きく、凸レンズで焦点を合わせます。

ESRF シンクロトロンに関係する科学者は、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 グループが開発したパラボリック CRL は注目に値します。その代表的な材料はベリリウムです。Advanced Photon Sourceのグループは、リチウムで同じレンズを実証しました。これらのレンズは、可視光に直接対応するものがあります。

鋸歯レンズは、セダーストロムが提案し実証し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じように、一連のプリズムがそれぞれX線を微小な角度で偏向させ、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、リチウムで作られている。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交換することができる。これにより、屈折には寄与しないが吸収を増加させる2πの位相シフトが除去される。^{[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のと似ている。鋸歯屈折レンズとプリズムアレイレンズは製造が比較的簡単なため、研究以外でも使用でき、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]}

• Arndt Last. 「屈折X線レンズ」2019年11月21日閲覧。