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Lente refractiva compuesta

Una lente refractiva compuesta (CRL) es una serie de lentes individuales dispuestas en una matriz lineal para lograr el enfoque de rayos X en el rango de energía de 5 a 40 keV. ...

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Una lente refractiva compuesta (CRL) es una serie de lentes individuales dispuestas en una matriz lineal para lograr el enfoque de rayos X en el rango de energía de 5 a 40 keV. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Son una alternativa al espejo KB .

Para todos los materiales, la parte real del índice de refracción de los rayos X es cercana a 1; por lo tanto, una lente convencional para rayos X tiene una distancia focal extremadamente larga (para tamaños de lente prácticos). Además, los rayos X se atenúan al atravesar un material, por lo que las lentes convencionales para rayos X se han considerado poco prácticas durante mucho tiempo. El CRL obtiene su distancia focal relativamente corta, del orden de metros, mediante el uso de muchas lentes en serie, reduciendo así las curvaturas de cada lente a niveles prácticos. Sin embargo, la absorción en la lente sigue siendo un desafío, y las lentes generalmente se fabrican con materiales de bajo número atómico, como aluminio , berilio o litio .

Las lentes de refracción circulares (CRL) fueron demostradas por primera vez a mediados de la década de 1990 por un grupo de científicos del ESRF . Perforaron agujeros en un bloque de aluminio y lograron enfocar en dos dimensiones. Para los rayos X, una lente cóncava los enfoca porque su índice de refracción es ligeramente inferior a la unidad. En una CRL de este tipo, las paredes entre los agujeros cilíndricos actúan como lentes cóncavas para los rayos X que viajan perpendicularmente al eje de los cilindros perforados. En cambio, para la luz visible, el índice de refracción es mayor que la unidad y el enfoque se realiza con una lente convexa.

Los científicos asociados al sincrotrón ESRF han contribuido en gran medida al desarrollo posterior de las lentes CRL, en particular a las lentes CRL parabólicas, un proyecto pionero del grupo de Aquisgrán dirigido por Lengeler. Su material característico es el berilio: un grupo del Advanced Photon Source demostró el uso de lentes similares en litio. Estas lentes tienen un equivalente directo en luz visible.

La lente de dientes de sierra es un esquema óptico único propuesto y demostrado por Cederstrom. [ 6 ] Se aproxima a una lente parabólica de forma similar a como un cálculo numérico en una cuadrícula se aproxima a una línea suave, con una serie de prismas que desvían los rayos X en un ángulo minúsculo. Se han fabricado lentes de este tipo con silicio, plástico y litio. Para abordar el problema de la absorción en la lente, cada prisma de la lente de dientes de sierra puede sustituirse por una columna de prismas más pequeños, eliminando así los desfases de 2π que no contribuyen a la refracción pero sí a la absorción. [ 7 ] Este esquema es similar a la aproximación de una lente parabólica convencional mediante una placa de zona . La fabricación relativamente sencilla de la lente refractiva de dientes de sierra y la lente de matriz de prismas las hace utilizables también fuera del ámbito de la investigación, y ambas se han propuesto para aplicaciones en imágenes médicas de rayos X. [ 8 ] [ 9 ]

Referencias

  1. ↑ Snigirev, A; Kohn, V; Snigireva, I; Souvorov, A; Lengeler, B (1998). "Enfoque de rayos X de alta energía mediante lentes refractivas compuestas". Applied Optics . 37 (4): 653– 662. Bibcode : 1998ApOpt..37..653S . doi : 10.1364/AO.37.000653 . PMID 18268637 . 
  2. ↑ Snigirev, A; Filseth, B; Elleaume, P; Klocke, Th; Kohn, V; Lengeler, B; Snigireva, I; Souvorov, A; Tuemmler, J (1997). "Lentes refractivas para el enfoque de rayos X de alta energía". Proc. SPIE . 3151 : 164– 170. Bibcode : 1997SPIE.3151..164S . doi : 10.1117/12.294496 .
  3. ↑ Smither, RK; Khounsary, AM; Xu, S. (1997). "Potencial de una lente de rayos X de berilio" . Proc. SPIE . 3151 : 150–163 . Bibcode : 1997SPIE.3151..150S . doi : 10.1117/12.294474 .
  4. ↑ Young, K.; Khounsary, A.; Jansen, A.; Dufresne, E.; Nash, P. (2007). "Fabricación y rendimiento de una lente de rayos X de litio". AIP Conference Proceedings . 879 : 989–993 . Bibcode : 2007AIPC..879..989Y . doi : 10.1063/1.2436228 .
  5. ↑ Arndt Last. "Óptica de rayos X refractiva compuesta" . Consultado el 12 de junio de 2018 .
  6. ↑ Cederström, Björn; Cahn, Robert; Danielsson, Mats; Lundqvist, Mats; Nygren, David (2000). "Enfocando rayos X duros con LP antiguos" . Naturaleza . 404 (6781): 951. Bibcode : 2000Natur.404..951C . doi : 10.1038/35010190 . PMID 10801113 . 
  7. ↑ Cederström, Björn; Ribbing, Carolina; Lundqvist, Mats (2005). "Lente de matriz de prismas generalizada para rayos X duros" . Journal of Synchrotron Radiation . 12 (Pt 3): 340–344 . doi : 10.1107/S0909049504034181 . PMID 15840919 . 
  8. ^ Fredenberg, Erik; Cederström, Björn; Åslund, Magnus; Nilio, Pedro; Danielsson, Mats (27 de enero de 2009). "Un colimador preobjeto eficaz basado en una lente de rayos X". Física Médica . 36 (2): 626– 633. arXiv : 2101.07788 . Código bibliográfico : 2009MedPh..36..626F . doi : 10.1118/1.3062926 . PMID 19292003 . 
  9. ^ Fredenberg, Erik; Cederström, Björn; Nilio, Pedro; Ribbing, Carolina; Karlsson, Staffan; Danielsson, Mats (2009). "Un filtro de energía de rayos X de baja absorción para aplicaciones a pequeña escala" . Óptica Express . 17 (14): 11388– 11398. Bibcode : 2009OExpr..1711388F . doi : 10.1364/OE.17.011388 . PMID 19582053 . 
  • Arndt Last. "Lentes refractivas de rayos X" . Consultado el 21 de noviembre de 2019 .