《同步辐射纳米成像设备》项目完成

X射线成像实验站承担的财政部资助的国家重大科研装备研制项目《同步辐射纳米成像设备》（图1、图2）于2010年9月和10月进行了分辨率的测试，测试结果表明北京同步辐射纳米成像设备二维成像分辨率达到26纳米，见图3和图4，三维成像分辨率达到30纳米，见图5。与此同时，项目组成员利用同步辐射专用光，又进行了X射线微米探针激发荧光，逐点扫描样品确定元素分布的测试，测试结果表明，X射线微探针的空间分辨率达到20微米，探测灵敏度达到50ppm。

上述测试结果表明，该项目全面完成项目指标，特别是在二维成像分辨率上超越项目指标，实现26纳米分辨，达到目前国际领先水平。北京同步辐射装置属于第一代同步辐射装置，在第一代同步辐射装置上建成纳米成像光束线和实验站，在国际上是第一次。

图1 纳米成像光束线和纳米分辨CT成像光路示意图。

图2 纳米分辨CT装置及内部结构图。

图3 同步辐射光源条件下，二维成像空间分辨率优于30nm（最内环栅条间隔为30nm）。

图4 频谱分析结果表明，在同步辐射光源条件下，二维成像空间分辨率达到26nm（最内环栅条间隔为24nm）。

图5 同步辐射光源条件下，三维成像空间分辨率达到30nm（最内环栅条间隔为30nm）。

北京同步辐射纳米成像光束线和实验站，可为用户直径为十微米的样品提供几十纳米分辨三维成像实验服务，在同步辐射光源条件下，三维成像的最高空间分辨率达到30nm。目前已经对多种纳米颗粒样品进行了三维成像实验研究，图6是花状氧化铁颗粒的三维重建的一个典型例子。在三维成像研究之前，人们一直以为这种花状结构的纳米材料有一个实心的核，花瓣从核向外展开。实验站的科研人员在不破环材料整体结构的前提下，对这种样品进行了三维成像研究，重建结果显示花瓣在外围相互纠结成为空心结构，表明花状氧化铁颗粒具有空心结构。这个例子说明对样品进行完整无损三维成像的重要性。

图6 左图是花状氧化铁纳米颗粒的三维重建断层图，右图是SEM结果。