1.简介

毛细管光学是发展最快的X射线光学技术之一（Pfeiffer等。, 2002; 太阳等。, 2009)因为它具有在微米和亚微米范围内产生高通量密度光束的卓越能力。过去20年来，人们对由多毛细管光学形成的X射线束的性质和特性进行了深入研究（Kumakhov和Komarov，1990; 彼尔德巴克等。, 1994; 达巴戈夫等。1995年; Dabagov&Uberall，2007年). 基于多重全外反射现象的X射线波导和微柱光学研究（Dabagov，2003)致力于研究超聚焦特性和部分相干光束。波光学方法的应用可以详细描述波导的辐射传输过程。在微通道中，传播特征由辐射与曲面的相互作用定义，其特征是靠近毛细管壁传播的波。毛细管通道（作为X射线波导）中X射线束传输的一个基本点是模式区（Spiller&Segmuller，1974）; 达巴戈夫，2003; 巴克利瓦等。, 2010)特别是与X射线辐射的表面沟道有关，首次由Dabagov确定（见Bellucci&Dabagof，2003; Dabagov&Uberall，2007年).

众所周知，先驱论文（Dabagov&Okotrub，2004; Okotrub公司等。, 2005)提供了有关的实验结果X射线荧光碳纳米结构中的沟道。微通道板（MCP）系统可用于聚焦和准直X射线。光学元件可以提供高效的低重量设备，并且可能非常适合在许多应用中使用。本文的目标之一是提供关于X射线荧光硅玻璃微通道壁通过微柱结构发出的辐射。光谱的首次实验结果X射线荧光《MCP中的运输》更早发表（Mazuritskiy，2006).

基于分析的掠入射X射线方法二次辐射固体表面与初级辐射相互作用产生的（荧光，反射）具有很大的科学和应用价值。如果掠入射角小于菲涅耳角，并且入射光子能够激发原子能级，那么两者都可以X射线荧光和弹性散射观察到。非弹性散射并且研究了荧光辐射的传播反常色散Si附近的能量范围区域L（左）-吸收边缘。

2.实验装置

MCP样品（厚度～0.5 mm）主要由SiO组成₂玻璃基板（未经特殊处理）具有规则的结构（横截面为六角形）、直径为8µm的多孔圆柱形通道（孔）和尺寸为10µm（中心距）的中心距（螺距）。单色光束（发散<10 mrad）穿透多毛细管结构的微通道（见图1). 初级辐射几乎垂直于MCP的平板表面，对应于微通道壁的掠入射。样品与支架的金属（Fe）表面电绝缘。通过微通道的辐射被支架吸收，并被检测为光电流。

图1 实验布局：1、初级单色辐射；2、微通道板；3、微通道出口处的X射线辐射；4、样品的金属支架（收集器）和辐射探测器；5、记录系统。

单色入射辐射和微通道壁之间的掠入射角通过样品的旋转（围绕X（X），Y（Y）轴线；见图1). 在第一步中，将多毛细管结构对准“零”位置，其中毛细管通道与主单色光束平行。在零位置的光谱中未观察到精细结构。对于每个光谱，主光束和微通道壁之间的角度是固定的。在MCP出口处测量了主光束在通道壁上的不同掠入射角下的精细结构。

X射线吸收近边缘精细结构（XANES）和反射光谱是由单色同步辐射激发的，其光子能量在硅附近变化L（左）-吸收边缘。研究了包括X射线全外反射区（小于临界角）在内的不同掠射角下光谱的精细结构。临界角（约10°）对应于实验数据（Tripathi等。, 2002)硅附近的玻璃L（左）_2,3-吸收边（100–140 eV）。Si公司L（左）₁-吸收边缘对应于～160 eV的光子能量。在光谱仪MUSTANG RGBL-PGM（Fedoseenko）上以0.1 eV的分辨率测量光谱等。, 2001)在BESSY同步加速器中心。图中所示的光谱强度已归一化为入射光束的强度。

3.结果和讨论

图2显示了硅的精细结构L（左）_2,3-在不同实验条件下，对同一样品进行XANES测定。光谱1对应于通过微通道传播并被支架直接吸收的辐射。初级辐射与MCP通道壁的夹角为3.5°。光谱2对应于同一MCP在样品吸收初级单色辐射模式下测得的经典总电子产额光谱。检测到样品中通过支架的光电流。在这种情况下，样品与支架电接触，一次辐射与通道壁表面之间的角度较大（～30–45°）且固定。通过背景减法对呈现的光谱进行数学变换，以正确比较精细结构。通过多项式拟合吸收边缘下方和上方光谱的平滑区域（峰值除外）来进行光谱背景估计。

图2 XANES Si公司L（左）2,3MCP的光谱：1、通过微通道的辐射；2、样品吸收的辐射；3，使用三点样条插值平滑光谱2的曲线。

应该强调的是，图2中光谱1和2的精细结构与硅的精细结构相似L（左）-早期出版的吸收光谱（Wu等。1998年; 吉尔伯特等。, 2003). 众所周知荧光产额光谱是指样品中原子内壳层在第一阶段的电离。当外层电子填充电离原子的内层空位时，将发射一个特征光子。XANES光谱的吸收峰A、B、C和D是由在原子吸收点激发并被相邻原子散射的光电子的多重散射共振决定的（Wu等。1998年). 光谱1是XANES光谱，检测为X射线荧光微通道出口处的辐射。因此，光谱特征确定了激发硅的输运可能性L（左）-通过微柱的介质中的荧光。

软X射线与物质之间的相互作用分为吸收和弹性散射。在理想情况下，可以将入射单色光束与光滑表面相互作用后分为两束：镜面反射和折射。为了区分XANES和反射光谱，有必要分析它们的精细结构。与X射线反射光谱相比，XANES光谱的一个特性是，硅下方和上方的能量在强度上存在较大差异L（左）_2,3-吸收边缘。紧邻的精细结构中的尖峰吸收边缘（高于能量）是XANES光谱的另一个特性。这些特征使得可以指定光谱是反射光谱还是XANES光谱。这对于在吸收边缘。下面，我们将分析这项工作中呈现的光谱的精细结构，并将其与之前发布的光谱进行比较。

图3中的光谱2和3是反射光谱，因为它们的精细结构与Filatova提出的结构相对应等。（1995年)对于平坦的SiO₂表面。然而，在我们的例子中，对于MCP而言，初级辐射进入狭长通道，因此反射光线无法直接发射。X射线辐射以小于总外反射临界角的掠入射角通过毛细血管的传播是通过毛细血管内表面的多次反射实现的，可以用X射线通道的一般形式来描述（Dabagov，2003). 应该强调的是，在MCP输出测得的光谱精细结构与简单反射光谱的精细结构相似。

图3 XANES Si公司L（左）2,3通道壁上不同入射辐射角度的MCP出口光谱：1，9°；2, 6.5°; 3, 5.5°; 4.5°；5, 3.5°.

角度等于或小于3.5°（见图3，曲线5）精细结构明确确定了SiO的XANES光谱₂吴早先出版等。(1998)和吉尔伯特等。(2003). 众所周知，荧光的空间分布几乎是各向同性的。因此，低强度X射线荧光应检测MCP的输出。相反，图3中光谱5的（任意）强度与反射光谱相比增加了。所以，X射线荧光微通道中的激励主要通过毛细血管以小于临界角的掠入射角传播。换句话说，对XANES光谱精细结构的分析可以得出以下结论X射线荧光沿着空心MCP通道选择性运输。

图3中光谱4的精细结构可以表示为曲线3和5的线性组合（从反射到XANES光谱的转换）。在这种情况下，我们假设反射辐射和X射线荧光通过MCP的微通道连接在一起。

辐射在毛细管系统中的传播取决于它与通道内壁的相互作用，并由介电常数决定。中的共振现象X射线光谱学如果入射辐射的光子能量接近从内电子壳层到未占据自由态的电子跃迁能量，则在原子吸收边附近观察到。传播的正确理论计算X射线荧光在毛细系统中，需要有关电容率的实部和虚部的详细信息吸收边缘可以从理论计算和实验反射或XANES光谱中获得。可以研究玻璃毛细管波导中的辐射传播模式以及入射波和反射波（荧光）之间的干涉。根据实验和理论数据，可以在软X射线光学的应用中取得重要结果，特别是在多毛细管系统对辐射的极端聚焦方面。