北京
保罗谢勒研究所(PSI)的研究人员开发出世界上首个用于中子成像的消色差透镜。该透镜克服了该领域长期存在的障碍：能将不同波长的中子充分聚焦，形成清晰放大的图像。借助该透镜，研究人员现已能对厚样品成像，并追踪炉体、低温恒温器或压力室等大型设备内部的过程。
保罗谢勒研究所的研究人员开发出世界上首个用于中子成像的消色差透镜。该透镜克服了该领域长期存在的障碍：能将不同波长的中子充分聚焦，形成清晰放大的图像。借助该透镜，研究人员现已能对厚样品成像，并追踪炉体、低温恒温器或压力室等大型设备内部的过程。
一种全新的图像获取方式
在该研究中，研究人员通过对一块商用锂离子电池成像来测试透镜。他们将电池置于距探测器6米(20英尺)的位置，可将卷绕电极组件的层状结构放大七倍。
未来，这或许能在材料与器件处于真实工作环境时观察其精细内部细节，例如检测运行中发动机部件内的结构变化。
Veeraraj补充道：“这仅仅是开始，我们已经看到改进该透镜的途径。关键不仅在于分辨率，更在于一种全新的图像获取方式。”
现在，中子成像设施需要迎头赶上。为充分利用新型透镜，一些设施可能需要更长的束线。Veeraraj说：“如果束线足够长，原则上就能实现更大的放大倍率。限制因素并非透镜，而是仪器的长度”。一些新建设施，如正在瑞典建设的欧洲散裂中子源，已经将这些新需求纳入设计，为中子成像及其应用的进一步发展铺平了道路。
基于X射线透镜的成功经验
该技术借鉴了该团队此前在X射线光学领域的突破：2022年，他们为瑞士光源SLS和瑞士自由电子激光装置SwissFEL等同步辐射和X射线自由电子激光设施开发了消色差X射线透镜。中子透镜的研发结合了PSI光子科学中心的X射线光学专长与PSI中子与缪子科学中心的中子成像专长。
中子透镜由同心镍环和精密成形的金刚石结构组成，二者按严格定义的几何形状排列。不同于仅依赖折射的传统可见光透镜，该中子透镜同时利用衍射——波在穿过光栅或小孔时扩散或形成图案的现象。镍环产生衍射图样，金刚石结构则折射中子束;二者共同作用，在探测器上形成放大图像。
精细的镍结构在PSI新近启用的PICO洁净室设施中采用电子束光刻技术加工而成，金刚石折射结构则由瑞士SYNOVA S.A.公司制造。Vila-Comamala说道：“镍环越靠近中心越小，最精细的环宽度远低于200纳米”。
制造完成后，原型透镜可在瑞士光源SLS用X射线进行快速测试，并在瑞士散裂中子源SINQ用中子进行测试。
Veeraraj表示：“世界上可能很少有其他地方能做到这点，中子成像、X射线光学和纳米加工领域的专家紧密合作，他们在PSI园区内步行即可到达彼此的工作地点，正是这种合作成就了诸如此类的技术突破。”
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