视频回放|《高亮度液态靶X射线光源在成像及谱学等领域的应用》
会议时间
2020年04月16日 15:00-16:00
会议地点
技术线上论坛
[报告简介]
自1895年德国物理学家W.K.伦琴发现X射线以来，X射线设备应运而生，并在成像、衍射散射、光谱学/荧光特性等方向实现多方位应用，广泛应用于生物、医学、材料、物理、化学等多个领域。作为X射线成像以及谱学分析仪器的核心部件，X射线光源的亮度在很大程度上决定了数据的分辨率、信噪比以及数据的采集时间。对于传统的固体金属靶光源而言，为了在工作时不损坏靶材，必须通过限制轰击靶材的电子束功率，从而将靶面的工作温度控制在金属的熔点之下。因此，固体靶射线源的亮度一直受限于其电子束的比功率（焦斑单位面积上的功率）。
近年来，一种新型的液态金属靶X射线源（MetalJet）[1]受到广泛的重视和好评。该技术革命性地将一种液态金属代替了传统靶材，光源的亮度可达传统光源的10倍以上，已被广泛应用于X射线成像、X射线谱学等领域[2][3]。本次报告将介绍高亮度液态靶X射线源的特点，重点介绍其在成像以及谱学等领域内的多个应用案例，大量数据证明新型高亮度的X射线源大幅提高了数据质量并缩短了数据采集时间，或许有些数据您不用进行同步辐射实验获取，可以直接在实验室中完成，希望通过本次报告能给大家的X射线表征带来新的思路。
Fig.1 利用液态靶光源对Jundee 金矿中一块岩心样品的XRF扫描成像。样品大小：231×46mm2, RGB图像大小：7700×1533像素，像素大小：30 μm，单像素扫描时间仅为6.0毫秒。a) Ca-Fe-Mn扫描；b) Rb-Sr-Mn扫描；c) 插入图为对6.4×6.4 mm2区域内的Au-Fe-Ca 扫描，并发现一颗直径为8微米的稀有金颗粒；d) 从图c中提取的该Au颗粒的荧光光谱及Au元素所对应的L边。基于液态金属靶（MetalJet）光源的荧光光谱仪，能以~10 mins/cm2的扫描速度对~100 cm2区域的金矿岩心样品进行扫描，并可检测出尺寸小~3 μm的金粒。
Fig 2. 熔融状态下Al-Si合金泡沫的X射线成像。a-b: 采用传统钨靶微焦斑X射线源，曝光时间分辨为5秒和0.5秒；c-d：采用液态金属靶微焦斑光源，曝光时间同样分别为5秒和0.5秒。
Fig 3. 利用MetalJet液态靶X射线源，对一条未染色的斑马鱼进行了PBI断层扫描。实验结果显示了用相当高的对比度捕获低对比度亚5微米细节的能力。该方法为软组织研究和小动物模型的亚细胞分辨率下的无创全身成像铺平了道路，从而有助于深入了解肌肉疾病和评估干预措施。
参考文献：
[1] O. Hemberg et al., Appl. Phys. Lett., 83, 1483 (2003)
[2] C.G. Ryan et al 2018 JINST 13 C03020
[3] García-Moreno, F., Mukherjee, M., Jiménez, C. et al. Pressure-Induced Foaming of Metals. JOM 67, 955–965 (2015).
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