圆柱形钨/玻璃复合光学元件的线吸收系数测量#王丽丽，林晓燕，李玉德，李坊佐**51015（北京师范大学核科学与技术学院，射线束技术与材料改性教育部重点实验室，北京100875）摘要：提出了一种新型的调控高能X射线的光学器件——圆柱形钨/玻璃复合光学元件，该元件以钨膜作为反射面来实现对高能X射线的聚焦。用Matlab语言编写了程序，对钨/玻璃复合光学元件的线吸收系数进行了理论计算，计算结果与实验测量数据具有较好的一致性。关键词：核物理；钨/玻璃复合光学元件；高能X射线；线吸收系数中图分类号：O434.1Themeasurementoflineabsorptioncoefficientofcylindricaltungsten/glasscomplexopticalelementWANGLili,LINXiaoyan,LIYude,LIFangzuo(KeyLaboratoryofBeamTechnologyandMadification,MinistryofEducation,CollegeofNuclearScienceandTechnology,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)Abstract:Inthispaper,acylindricaltungsten/glasscomplexopticalelementisproposedforthe202530transmissionofhighenergyX-ray.Thecylindricaltungsten/glasscomplexopticalelementusesTungstenfilmtoreflectandfocushighenergyX-ray.UsingaMatlabprogram,thelineabsorptioncoefficientofthetungsten/glasscomplexopticalelementiscalculated.Andthetheoreticalresultsareagreewiththeexperimentalresults.Keywords:nuclearphysics;tungsten/glasscomplexopticalelement;highenergyX-ray;lineabsorptioncoefficient0引言近些年基于全反射原理的玻璃毛细管光学元件在现代科技领域发挥着重要作用，它实现了宽波段X光束的调控，为有效使用X光源、提高X光仪器设备性能开辟了途径，广泛应用于X光光刻，X光衍射分析和X光荧光分析等领域[1-4]。而目前的玻璃毛细管由于受到材料全反射临界角的限制，能够有效调控X射线的能量上限为30keV左右[5]，而像医学、工业探伤及安检等领域使用的X射线能量都高于40keV，随着高能X射线越来越广泛的应用，对高能X射线的有效调控也成为迫切需要。X射线在真空或空气中传输时，全反射掠入射临界角c和X射线能量E、反射材料的密35度的关系为ck/E（k为常数），可见，对于能量一定的X射线，在密度较大的金属材料表面的全反射掠入射临界角要大于在玻璃材料表面的全反射掠入射临界角。因此，以金属材料作为反射面可以起到调控较高能量的X射线的作用。目前国外一些研究者制备出了金属毛细管，与玻璃毛细管相比，X射线的全反射临界角增大，但反射面的表面粗糙度也明显增加，这严重影响到毛细管的传输效率[6-8]。基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20100003120010）；国家自然科学基金联合基金（11179010，11075017)；北京市自然科学基金（1102019）作者简介：王丽丽（1986-），女，研究生，主要研究方向为X射线导管光学通信联系人：林晓燕（1980-），女，讲师，主要研究方向为X射线导管光学.linxiaoyan@bnu.edu.cn-1-n1i1i1404550本文提出的圆柱形钨/玻璃复合光学元件是在圆柱形实心玻璃体的表面镀一层钨膜，可以综合玻璃表面粗糙度小和金属材料全反射临界角大的优势，实现对高能X射线的聚焦。与圆锥形金属/玻璃复合元件相比，圆柱形金属/玻璃复合元件更容易制作出接近理想状态的形状，且会聚区域可以远离元件出口，元件和样品之间可以有足够的空间，给实际应用带来很大方便[9]。由于该元件内部为实心玻璃，而玻璃对X射线的吸收要远大于空气对X射线的吸收，因此在使用时需要对该元件的线吸收系数进行测量。本文用Matlab语言编写了程序，对钨/玻璃复合元件的线吸收系数进行了理论计算，并与实验测量的结果进行了对比。1X射线在物质中的吸收X射线通过物质时，由于物质产生光电效应、康普顿效应及热效应等，X射线会消失或改变能量和运动方向，从而使向入射X射线方向运动的相同能量X射线光子数目减少，这一过程称为吸收[10]，即X射线与物质的相互作用会使原X射线束中部分光子不能到达探测器。X射线在物质中的衰减示意图见图1，假定一束平行X射线束沿着X轴的方向，垂直入射到均匀吸收体的表面上...