RU184726U1 - X-RAY PLANAR AXICON - Google Patents
X-RAY PLANAR AXICON Download PDFInfo
- Publication number
- RU184726U1 RU184726U1 RU2017145382U RU2017145382U RU184726U1 RU 184726 U1 RU184726 U1 RU 184726U1 RU 2017145382 U RU2017145382 U RU 2017145382U RU 2017145382 U RU2017145382 U RU 2017145382U RU 184726 U1 RU184726 U1 RU 184726U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- wedge
- axicon
- cavity
- parabolic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области рентгенотехники и может быть использовано для формирования пучка рентгеновского излучения. Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является создание устройства простой конструкции, способного формировать пучок рентгеновского излучения в широком диапазоне длин волн, представляющий собой в поперечном сечении периодическое распределение интерференционных полос. Технический результат достигается в устройстве, изготовленном из прозрачного в рентгеновской области материала, которое представляет собой плоскую пластину рентгенопрозрачного материала, выполненную, по крайней мере, с одной полостью, расположенной в плоскости пластины и выполненной в форме клина. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.The utility model relates to the field of x-ray technology and can be used to form a beam of x-ray radiation. The technical result, which the utility model is aimed at, is to create a device of simple design, capable of forming an x-ray beam in a wide wavelength range, which is a periodic distribution of interference fringes in cross section. The technical result is achieved in a device made of transparent in the x-ray region of the material, which is a flat plate of x-ray transparent material, made with at least one cavity located in the plane of the plate and made in the form of a wedge. 8 s.p. f-ly, 6 ill.
Description
Полезная модель относится к области рентгенотехники и может быть использована для формирования пучка рентгеновского излучения. The utility model relates to the field of x-ray technology and can be used to form a beam of x-ray radiation.
Существует ряд практических задач, требующих специальных периодически модулированных рентгеновских пучков, для освещения периодических объектов, например, кристаллов, многослойных и поверхностных структур, а также, для исследования структур, изучаемых в области медицинских и биологических приложений.There are a number of practical problems requiring special periodically modulated X-ray beams for illuminating periodic objects, for example, crystals, multilayer and surface structures, as well as for studying structures studied in the field of medical and biological applications.
В видимой области спектра известны интерференционные оптические элементы и схемы, которые за счет отражения и/или преломления преобразуют падающее электромагнитное излучение, характеризующееся высокой степенью пространственной когерентности, в набор периодически модулированных пучков, в отличие от линзы, которая изображает такой точечный источник в точку. Это оптические элементы, выполняющиеся из оптически прозрачных материалов, и представляющие собой набор различных призм, клиньев и зеркал. Одним из таких элементов является бипризма Френеля, осуществляющая двухлучевую интерференцию.In the visible region of the spectrum, interference optical elements and circuits are known which, by reflection and / or refraction, convert incident electromagnetic radiation, characterized by a high degree of spatial coherence, into a set of periodically modulated beams, in contrast to a lens that depicts such a point source to a point. These are optical elements made of optically transparent materials and representing a set of various prisms, wedges and mirrors. One of these elements is Fresnel biprism, which carries out two-beam interference.
Недостатком таких устройств является невозможность их применения для рентгеновской области спектра из-за слабого эффекта преломления и отражения рентгеновских лучей.The disadvantage of such devices is the impossibility of their use for the x-ray region of the spectrum due to the weak effect of refraction and reflection of x-rays.
Известны устройства для формирования рентгеновских периодически модулированных пучков на основе дифракционных решеток и структур. В зависимости от созданной дифракционной структуры, такие устройства, например, могут за счет интерференции создавать пучки с различным периодическим поперечным распределением максимумов и минимумов интенсивности.Known devices for the formation of x-ray periodically modulated beams based on diffraction gratings and structures. Depending on the created diffraction structure, such devices, for example, can create beams with different periodic transverse distributions of intensity maxima and minima due to interference.
Недостатком таких устройств является дискретность поверхностных структур, а также сложность их изготовления. Кроме того, они могут работать лишь в ограниченном узком диапазоне энергий, обусловленном структурой его поверхности, рассчитанной для заранее определенной длины волны.The disadvantage of such devices is the discreteness of surface structures, as well as the complexity of their manufacture. In addition, they can operate only in a limited narrow energy range due to the structure of its surface, calculated for a predetermined wavelength.
Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является создание устройства простой конструкции, способного формировать пучок рентгеновского излучения в широком диапазоне длин волн, представляющий собой в поперечном сечении периодическое распределение интерференционных полос.The technical result, which the utility model is aimed at, is to create a device of simple design, capable of forming an x-ray beam in a wide wavelength range, which is a periodic distribution of interference fringes in cross section.
Технический результат достигается в устройстве, изготовленном из прозрачного в рентгеновской области материала, которое представляет собой плоскую пластину рентгенопрозрачного материала, выполненную, по крайней мере, с одной полостью, расположенной в плоскости пластины и выполненной в форме клина.The technical result is achieved in a device made of transparent in the x-ray region of the material, which is a flat plate of x-ray transparent material, made with at least one cavity located in the plane of the plate and made in the form of a wedge.
В случае выполнения устройства с несколькими полостями, они выполняются расположенными соосно.In the case of a device with multiple cavities, they are arranged coaxially.
В одном из вариантов исполнения полезной модели, по крайней мере, с двумя полостями, выполненными в форме клина, они выполнены обращенными основаниями друг к другу, и образуют единую полость.In one embodiment of the utility model, with at least two cavities made in the form of a wedge, they are made with their bases facing each other and form a single cavity.
В случае выполнения устройства с двумя полостями, обращенными вершинами друг к другу предпочтительно выполнять его с расстоянием между полостями намного меньшим, чем длина затухания электромагнитной волны в материале из которого изготовлено устройство.In the case of the device with two cavities facing the vertices to each other, it is preferable to perform it with a distance between the cavities much smaller than the attenuation length of the electromagnetic wave in the material of which the device is made.
В одном из вариантов исполнения полезной модели, по крайней мере, одна полость, выполнена с плоскими гранями.In one embodiment of the utility model, at least one cavity is made with flat faces.
В одном из вариантов исполнения полезной модели, по крайней мере, одна полость, выполнена форме параболического клина.In one embodiment of the utility model, at least one cavity is made in the form of a parabolic wedge.
Предпочтительно изготавливать устройство из материала, характеризующегося большим декрементом показателя преломления и малым коэффициентом поглощения рентгеновского излучения, например из бериллия Be, алюминия Al, кремния Si, никеля Ni, углерода C (например, алмаза), из полимеров SU8, PMMA или ORMOCOMP.It is preferable to make the device from a material characterized by a large refractive index decrement and a low X-ray absorption coefficient, for example, from beryllium Be, aluminum Al, silicon Si, nickel Ni, carbon C (e.g. diamond), from SU8, PMMA or ORMOCOMP polymers.
Предпочтительно выполнение устройства с физической апертурой, превышающей эффективную апертуру, при которой увеличение физической апертуры практически не влияет на сформированное амплитудно-фазовое распределение рентгеновского пучка.It is preferable to implement a device with a physical aperture that exceeds the effective aperture, in which an increase in the physical aperture practically does not affect the generated amplitude-phase distribution of the x-ray beam.
В случае исполнения полезной модели с одной полостью, она выполнена в форме клина с плоскими гранями или параболического клина.In the case of a utility model with one cavity, it is made in the form of a wedge with flat faces or a parabolic wedge.
В случае исполнения полезной модели с двумя и более полостями, они выполнены в форме клина с плоскими гранями и/или в форме параболического клина. In the case of a utility model with two or more cavities, they are made in the form of a wedge with flat faces and / or in the form of a parabolic wedge.
На фиг.1 приведено поперечное сечение планарного рентгеновского аксикона с полостью, выполненной в форме клина. А – физическая апертура устройства, α – угол при вершине клина, образующего полость, а – ширина, b – длина пластины рентгенопрозрачного материала.Figure 1 shows a cross section of a planar x-ray axicon with a cavity made in the form of a wedge. A is the physical aperture of the device, α is the angle at the apex of the wedge forming the cavity, a is the width, b is the length of the plate of the X-ray transparent material.
На фиг.2 приведено поперечное сечение рентгеновского аксикона с двумя полостями, выполненными в форме клина. А – физическая апертура устройства, α – угол при вершине клина с плоскими гранями, а – ширина, b – длина пластины рентгенопрозрачного материала, образующего полость, р – расстояние между вершинами клиньев, образующих полости.Figure 2 shows the cross section of the x-ray axicon with two cavities made in the form of a wedge. A is the physical aperture of the device, α is the angle at the apex of the wedge with flat faces, a is the width, b is the length of the plate of the X-ray transparent material forming the cavity, p is the distance between the vertices of the wedges forming the cavity.
На фиг.3 приведено поперечное сечение рентгеновского аксикона с полостью, выполненной в форме параболического клина. Штриховой линией показаны параболы, образующие поверхность полости. А – физическая апертура устройства, R –радиус кривизны параболы, образующей поверхность полости, d – сдвиг оси этой параболы относительно оси параболического клина, а – ширина, b – длина пластины рентгенопрозрачного материала.Figure 3 shows a cross section of an x-ray axicon with a cavity made in the form of a parabolic wedge. The dashed line shows the parabolas forming the surface of the cavity. A is the physical aperture of the device, R is the radius of curvature of the parabola forming the surface of the cavity, d is the shift of the axis of this parabola relative to the axis of the parabolic wedge, a is the width, b is the length of the plate of X-ray transparent material.
На фиг.4 приведено поперечное сечение рентгеновского аксикона с двумя полостями, выполненными в форме параболического клина. Штриховой линией показаны параболы, образующие поверхность полости. А – физическая апертура устройства, R –радиус кривизны параболы, образующей поверхность полости, d – сдвиг оси этой параболы относительно оси параболического клина, а – ширина b – длина пластины рентгенопрозрачного материала, образующего полость, р – расстояние между вершинами клиньев, образующих полости.Figure 4 shows the cross section of the x-ray axicon with two cavities made in the form of a parabolic wedge. The dashed line shows the parabolas forming the surface of the cavity. A is the physical aperture of the device, R is the radius of curvature of the parabola forming the surface of the cavity, d is the shift of the axis of this parabola relative to the axis of the parabolic wedge, a is the width b is the length of the plate of the X-ray transparent material forming the cavity, p is the distance between the vertices of the wedges forming the cavity.
На фиг.5 приведен вид составного планарного аксикона, содержащего 6 преломляющих клиньев. Цифрами и штриховыми линиями выделены участки составного планарного аксикона, содержащие две (2), одну (1) и три (3) преломляющие поверхности в форме клиньев.Figure 5 shows a composite planar axicon containing 6 refracting wedges. The numbers and dashed lines mark the sections of the composite planar axicon containing two (2), one (1) and three (3) refracting surfaces in the form of wedges.
На фиг.6 приведен вид составного планарного параболического аксикона, содержащего 6 преломляющих параболических клиньев. Штриховой линией показаны параболы, образующие поверхность полости. Вертикальными штриховыми линиями выделены участки составного планарного аксикона, содержащие две, одну и три преломляющие поверхности в форме параболических клиньев.Figure 6 shows a composite planar parabolic axicon containing 6 refractive parabolic wedges. The dashed line shows the parabolas forming the surface of the cavity. The vertical dashed lines mark the sections of the composite planar axicon containing two, one, and three refracting surfaces in the form of parabolic wedges.
Полезная модель действует следующим образом. A utility model operates as follows.
При выполнении полости в рентгенопрозрачном материале в форме клина с плоскими гранями, за счет преломления на границе полости и рентгенопрозрачного материала в котором эта полость образована, падающий плоский Гауссов рентгеновский пучок преобразуется за счет интерференции в пучок, поперечное сечение которого представляет собой периодически распределенные в пространстве интерференционные полосы, ширина которых зависит от количества преломляющих поверхностей, а также угла раствора клина α. Протяженность области распространения интерференционного пучка также определяется количеством преломляющих поверхностей, и углом раствора клина α. Поперечное распределение интенсивности, за аксиконом, имеет неизменный размер по ширине формируемой яркой полосы. С увеличением расстояния z за область интерференции пучков преломленных на гранях клиньев, интенсивность перераспределяется в две широкие расходящиеся полосы.When a cavity is made in an X-ray transparent material in the form of a wedge with flat faces, due to refraction at the boundary of the cavity and the X-ray transparent material in which this cavity is formed, the incident flat Gaussian x-ray beam is transformed due to interference into a beam, the cross-section of which is interference periodically distributed in space strips, the width of which depends on the number of refracting surfaces, as well as the angle of the wedge opening α. The length of the propagation region of the interference beam is also determined by the number of refracting surfaces, and the wedge angle α. The transverse intensity distribution, behind the axicon, has an unchanged size across the width of the formed bright band. With an increase in the distance z beyond the interference region of the beams of wedges refracted on the faces, the intensity is redistributed into two wide diverging bands.
При выполнении полости в рентгенопрозрачном материале в форме параболического клина, за счет преломления на границе полости и рентгенопрозрачного материала, в котором эта полость образована, падающее излучение преобразуется как параболической, так и конусной составляющими поверхности. When performing a cavity in an X-ray transparent material in the form of a parabolic wedge, due to refraction at the boundary of the cavity and the X-ray transparent material in which this cavity is formed, the incident radiation is converted by both the parabolic and the conical surface components.
Исходя из соображений геометрической оптики, рентгеновский планарный параболический аксикон фокусирует падающее излучение падающий плоский Гауссов пучок в две узкие сфокусированные полосы с расстоянием между ними равным 2d, на расстоянии f от него. Величина f соответствует фокусному расстоянию планарной параболической рентгеновской преломляющей линзы, имеющей радиус кривизны R. Толщина сфокусированных полос ограничивается дифракционным пределом. С увеличением расстояния z, расстоянием между полосами линейно увеличивается, а их толщина размывается. Кроме того, падающий когерентный рентгеновский пучок, проходя через рентгеновский планарный параболический аксикон, образует область интерференции, расположенную между центром преломляющей поверхности и фокусом. В этой области рентгеновский планарный параболический аксикон формирует, масштабно уменьшающуюся с расстоянием z, интерференционную картину полос, период которых уменьшается при удалении от преломляющей поверхности.Based on considerations of geometric optics, an x-ray planar parabolic axicon focuses the incident radiation on the incident flat Gaussian beam in two narrow focused bands with a distance between them equal to 2d, at a distance f from it. The value of f corresponds to the focal length of a planar parabolic x-ray refractive lens having a radius of curvature R. The thickness of the focused bands is limited by the diffraction limit. With increasing distance z, the distance between the bands increases linearly, and their thickness erodes. In addition, the incident coherent X-ray beam passing through the X-ray planar parabolic axicon forms an interference region located between the center of the refracting surface and the focus. In this region, the x-ray planar parabolic axicon forms an interference pattern of bands, which decreases scalefully with distance z, the period of which decreases with distance from the refracting surface.
Возможно также последовательное расположение планарных аксиконов одинаковой или различной конструкции. A sequential arrangement of planar axicons of the same or different design is also possible.
Составной рентгеновский планарный аксикон с плоскими гранями преобразует падающий рентгеновский Гауссов пучок в пучок, поперечное сечение которого представляет собой периодически распределенные в пространстве интерференционные полосы, ширина которых зависит от параметров используемых оптических элементов. Поперечное распределение интенсивности, за аксиконом, имеет в ограниченной области неизменный размер. С увеличением расстояния z за формируемой областью интерференции, интенсивность перераспределяется в две широкие расходящиеся полосы. Комбинация различных рентгеновских планарных аксиконов, варьирование их числа, а также толщины и/или числа пластин позволяют гибко изменять параметры структуры интерференционных полос.A composite X-ray planar axicon with flat faces converts the incident Gaussian X-ray beam into a beam, the cross-section of which is interference fringes periodically distributed in space, the width of which depends on the parameters of the used optical elements. The transverse intensity distribution, behind the axicon, has a constant size in a limited area. With increasing distance z behind the formed region of interference, the intensity is redistributed into two wide diverging bands. The combination of different x-ray planar axicons, varying their number, as well as the thickness and / or number of plates, allows you to flexibly change the structure parameters of interference fringes.
Составной рентгеновский планарный параболический аксикон преобразует падающий плоский Гауссов пучок в рентгеновский пучок, поперечное сечение которого представляет собой периодически распределенные в пространстве интерференционные полосы, ширина которых зависит от параметров используемых оптических элементов, а также от расстояния, на котором они наблюдаются. Ширина полос уменьшается по мере отдаления от устройства. Комбинация различных рентгеновских планарных аксиконов с плоскими гранями, рентгеновских планарных параболических аксиконов и рентгеновских планарных параболических линз, а также варьирование их числа позволяют гибко изменять параметры структуры интерференционных полос, а также положение формируемых на фокусном расстоянии двух сфокусированных полос.A composite x-ray planar parabolic axicon converts an incident flat Gaussian beam into an X-ray beam, the cross section of which is interference fringes periodically distributed in space, the width of which depends on the parameters of the used optical elements, as well as on the distance at which they are observed. The bandwidth decreases as you move away from the device. The combination of different planar x-ray planar axicons, planar parabolic x-ray axicons and parabolic x-ray planar lenses, as well as varying their numbers, allows you to flexibly change the structure parameters of interference fringes, as well as the position of two focused bands formed at the focal length.
Таким образом, достигается технический результат, на получение которого направлена полезная модель, в виде создания устройства простой конструкции, способного формировать рентгеновский пучок в широком диапазоне длин волн, который в поперечном сечении представляет собой периодическое распределение интерференционных полос.Thus, a technical result is achieved, to which a useful model is directed, in the form of creating a device of simple construction, capable of forming an X-ray beam in a wide range of wavelengths, which in cross section is a periodic distribution of interference fringes.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145382U RU184726U1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | X-RAY PLANAR AXICON |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145382U RU184726U1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | X-RAY PLANAR AXICON |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU184726U1 true RU184726U1 (en) | 2018-11-07 |
Family
ID=64103930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017145382U RU184726U1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | X-RAY PLANAR AXICON |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU184726U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU191608U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" | DEVICE FOR EXPANDING A COLLIMATED X-RAY BEAM |
| RU230741U1 (en) * | 2024-07-24 | 2024-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" | X-RAY FOCUSING DEVICE |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU142219U1 (en) * | 2013-10-11 | 2014-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг РФ) | UNDERWATER MODULE FOR MASS SPECTROMETRIC AND X-RAY FLUORESCENT ANALYSIS |
| US20140192954A1 (en) * | 2013-01-07 | 2014-07-10 | Rapiscan Systems, Inc. | X-Ray Scanner with Partial Energy Discriminating Detector Array |
-
2017
- 2017-12-22 RU RU2017145382U patent/RU184726U1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140192954A1 (en) * | 2013-01-07 | 2014-07-10 | Rapiscan Systems, Inc. | X-Ray Scanner with Partial Energy Discriminating Detector Array |
| RU142219U1 (en) * | 2013-10-11 | 2014-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг РФ) | UNDERWATER MODULE FOR MASS SPECTROMETRIC AND X-RAY FLUORESCENT ANALYSIS |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| M. Renier, J. A. Laissue, and A. Bravin, "New technology enableshigh precision multislit collimators for microbeam radiation therapy",Review of Scientific Instruments 80, 074301 (2009) 6 с. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU191608U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" | DEVICE FOR EXPANDING A COLLIMATED X-RAY BEAM |
| RU230741U1 (en) * | 2024-07-24 | 2024-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" | X-RAY FOCUSING DEVICE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10690817B2 (en) | Ultra-thin, planar, plasmonic metadevices | |
| KR100532076B1 (en) | Hybrid illumination system for use in photolithography | |
| CN105629463A (en) | Circularly polarized light separator design method based on artificial microstructure super surfaces | |
| CN105629449B (en) | A kind of new Fresnel optical antenna transmission systems | |
| US20070091444A1 (en) | Total internal reflection micro lens array | |
| CN105425401A (en) | Transverse multi-focus generation device and method | |
| JP2007528486A (en) | Beam adjustment system | |
| Khonina et al. | Fractional axicon as a new type of diffractive optical element with conical focal region | |
| RU184726U1 (en) | X-RAY PLANAR AXICON | |
| CN103559927B (en) | A kind of aplanasia hard x rays focusing optic and method for designing thereof | |
| RU184725U1 (en) | X-RAY AXICON | |
| RU181311U1 (en) | X-ray microbeam kit shaper | |
| Sypek et al. | Aberrations of the large aperture attenuating THz lenses | |
| RU200579U1 (en) | Fully dielectric optical diode | |
| CN104765145A (en) | Achieving method of varifocal lens based on reflection-type micromirror arrays | |
| WO2019130418A1 (en) | Optical pattern generation device | |
| RU2788342C1 (en) | Apparatus for forming a photonic hook | |
| RU191608U1 (en) | DEVICE FOR EXPANDING A COLLIMATED X-RAY BEAM | |
| US20100110445A1 (en) | Slit aperture for diffraction range finding system and method for using the slit aperture to form a focused image | |
| Hazra et al. | Geometric optical limits in the synthesis of planar kinoform lenses for axial stigmatism | |
| Zhang | Metasurface-based devices for terahertz wavefront modulation | |
| Khazaei et al. | Theoretical and Experimental Investigation of Plane Wave Diffraction from an Amplitude Modified Fresnel Zone Plate | |
| Ye et al. | A theoretical method based on Fourier spectrum analysis for the focusing performances of the X-ray compound refractive lenses | |
| RU159138U1 (en) | LIGHT INSTRUMENT | |
| Dzyubenko et al. | Improving focusing properties of gradient annular metal gratings of terahertz range |