近日，同济大学精密光学工程技术研究所伊圣振等人联合中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所董佳钦等研究人员，在《Optics Express》在线发表题为《激光等离子体诊断用单背光准同轴时间分幅多通道KB显微镜研制》（Single-backlighter time-framed X-ray imaging diagnostics of laser plasma using a quasi-coaxial multi-channel Kirkpatrick–Baez microscope）的论文。该论文提出了一种准同轴多通道掠入射结构，与传统的多通道KB结构相比，观测角度的变化减少了一个数量级，最大限度地减少了观测视角的差异，显著降低了背光束数量及尺寸的要求，有效确保了激光等离子体X射线背光成像时背光源亮度及其均匀性。
在激光聚变等离子体诊断及相关高能量密度物理研究领域，高分辨的多通道X射线KB显微成像系统是研究等离子体状态及其超快演化过程的关键装备。基于掠入射反射成像原理的KB（Kirkpatrick-Baez）显微镜，能够在几百微米的视场内实现3-5μm的空间分辨。然而，传统的多通道KB结构采用反射镜对的对向排布，不同成像通道的观测视轴差异较大，这对焦斑尺寸、亮度及均匀性等背光源品质提出了更高要求，同时也导致了观测一致性较差，影响了诊断结果的精确度。
针对这一问题，该论文提出了一种新型的多通道X射线KB显微成像结构（图1），具备准同轴观测能力的同时成功将不同通道间的观测视轴差异从几度显著缩小至约0.1度，从而大幅降低了多通道KB显微成像对背光源尺寸及路数的要求。
图1准同轴八通道KB显微镜示意图与子午方向上几何成像示意图
进一步地，团队通过采用双能点工作的X射线多层膜结构，实现了两种能量下的同步成像。这不仅扩展了系统在不同密度等离子体区域的应用范围，还具备了自发光与背光同步成像测量的潜力。在此基础上，团队成功研制了双色十六通道KB显微镜。在激光装置实验中，该系统仅用单路背光就实现了单一能点在八个时刻的高分辨率分幅成像（图2）。本文提出的多通道KB结构的创新设计显著提高了系统的背光源功率密度和亮度，有效增强了X射线背光成像质量。
图2装置上单路背光照明的X射线成像在线实验结果
博士生王立唯为论文第一作者，伊圣振长聘副教授和中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所董佳钦副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发项目的支持。
论文链接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-33-2-2287&id=567062
