微区X射线图像与形态分析装置研发进展

罗立强

国家地质实验测试中心

摘要

我们能否看清经千年沉积并已被历史抹去的文字古迹？我们可否从微米和纳米尺度上，分辨物质组成元素的空间分布和形态特征？又或者在植物和微生物的生长过程中，我们可以观察到元素活的动态迁移过程？

作为一种微区、原位和无损分析技术，X射线光谱正具有了这些特质。在过去的十年间，X射线探测技术实现了从物质成分向元素形态、从宏观物体向微观结构、从数据数字向图像分布的发展跨越。在当前的科学发展中，X射线时空四维信息获取、X射线元素形态活体分析和X射线3D物质结构衬度成像正发挥着日益重要的作用。

在利用毛细管透镜实现对X射线的成功聚焦后，X射线微区分析正成为当前无损研究并获取物质组成元素三维空间分布的重要技术手段；随着同步辐射装置的发展，X射线吸收谱，特别是X射线吸收近边结构谱，在获取元素的形态和配位信息方面，起到了不可或缺和无以替代的作用，是当前国际元素形态分析领域的前沿和热点之一；在获得元素的空间分布、形态信息的同时，如果我们还可以获得组成物质的结构信息，那无疑对于解决现实的科学问题是十分有益的。

为此，本文将从X射线时空四维信息获取、X射线元素形态活体分析、X射线3D物质结构衬度成像三个方面，就目前的应用热点、仪器与装置研发现状、未来发展趋势等进行讨论，并对当前存在的技术瓶颈与难点做简要评述。以期推动该领域的发展与进步。