基于微型芯片的设备执行超快X射线操作

来源：半导体芯科技编译

光学微机电系统（MEMS）是控制光和通信的微小微芯片大小的设备。另外，时间分辨X射线探针是帮助科学家研究高度瞬时现象的设备。这些现象是短暂的，涉及快速的结构和功能变化。科学家们现在已经开发了基于特别设计和制造的MEMS的X射线光学装置，可以利用极短的X射线脉冲。新设备比用于操作X射线探针的传统设备小得多，也轻得多，对于同步加速器和自由电子激光X射线源的超快现象的实验来说，它们可能至关重要。

这种新的超快片上光学设备将比用于操作x射线探针的传统设备小几个数量级，也更轻。这将使创新的x射线研究和应用成为可能。该设备可以帮助科学家研究快速发展的化学、材料和生物过程。研究结果将有助于开发高效的太阳能电池、先进的计算机存储和新型药物。在这项研究中，科学家们在一个同步加速器设施中演示了该设备。一个完全开发的版本可以与医院和大学实验室中的x射线发生器一起使用。在这些设置下，设备可以支持快速无损诊断或精确剂量的辐射治疗。

该研究团队由来自先进光子源(APS)和纳米尺度材料中心(***)的科学家组成，他们使用APS的X射线源演示了X射线光芯片设备。APS和***是美国能源部(DOE)在阿贡国家实验室的科学用户设施。该装置由***设计，尺寸仅为250微米，重量仅为3.5微克。基于MEMS的快门体积非常小，重量也很轻，这使得它可以以相当于每分钟100万转的速度摆动。研究人员利用这种高速和MEMS材料的X射线衍射特性创建了一个极快的X射线快门。由此产生的超快X射线光片可以处理超过350 MHz的硬X射线脉冲，比任何机械调制器都要高1000倍。此外，该器件的定时特性可以为许多动态X射线仪器和应用程序进行调整，这对于传统光学设备来说是不可能的，因为传统光学设备的质量通常是它的10亿倍。片上X射线光学设备为未来时域科学和加速器诊断和控制的动态和微型X射线光学奠定了基础，包括波前操作、光谱色散、复用和脉冲切片。

这项研究得到了美国能源部科学办公室、基础能源科学、科学用户设施司的支持。

审核编辑：汤梓红