例提出的任一种X射线纳米成像设备的结构组成，该X射线纳米成像设备包括:x射线光源1、毛细管X射线平行束透镜3、单色器5、调节器7、聚焦器8、放大器10、以及探测器11。
[0045]如图1所示，X射线光源I位于毛细管X射线平行束透镜3的入口焦距处。单色器5设置在毛细管X射线平行束透镜3出口方向上，与出口方向成角度设置，用于将自毛细管X射线平行束透镜3出来的平行X射线束4变为单色平行X射线束6。
[0046]聚焦器8设置在单色平行X射线束6的光线方向上，用于会聚单色平行X射线束6形成微焦斑，并投射至样品9处。聚焦器8的入口端或出口端设置有调节器7，用于挡住进入或者出射于聚焦器8的中间部分的X射线，使离开聚焦器8所形成的微焦斑的X射线光束的形状为中空的环状结构。其中，调节器7可以采用高原子序数的金属材料，如铅和钨等，它可以吸收进入或者出射会聚器8的中间部分的X射线，确保离开聚焦器8所形成的微焦斑的X射线光束的形状为中空的环状结构。
[0047]放大器10设置于样品9之后的光路上，用于会聚并放大样品9的成像信号。探测器11设置在放大器10之后，用于探测并收集样品9的成像信号。
[0048]这样，上述实施例的X射线纳米成像设备采用高功率密度增益的毛细管X射线平行束透镜3，X射线光源I发出的X射线束2被毛细管X光平行透镜3收集，毛细管X射线平行束透镜3收集实验室普通光源的发散X射线束2得到平行X射线束4，并结合单色器5及聚焦器8提高单色微焦斑处的功率密度增益，进而提高照射在样品上的X射线的光通量，得到适合高效纳米成像的单色光，即平行X射线束4被单色器5单色后得到单色平行X射线束6，单色平行X射线束6通过聚焦器8会聚为微焦斑，样品9放在该微焦斑处，该单色微焦斑照射在样品9上，样品9对应的成像信号被放大器10会聚放大后到达探测器11而被探测，从而实现基于低功率光源的高效X射线纳米成像。
[0049]需要指出的是，利用X射线纳米成像设备能够以高空间分辨率对材料、生物、医学、食品和环境样品等进行高效成像分析。
[0050]上述实施例中，X射线光源I为实验室普通X射线光管发射的X射线束，X射线光管的靶材为钼、银或钨中的任一种。可选的是，X射线光源的功率范围为I?4000瓦。因此，上述实施例采用毛细管X射线平行束透镜3和聚焦器8能够降低高效纳米成像技术对X射线源功率的要求，使成像设备可以采用低功率光源实现高效的纳米X射线成像。
[0051]这里，X射线光源I为普通光源，相对同步辐射等体积庞大、造价昂贵且数量有限的光源而言，具有体积小、造价低廉、应用广泛等特点，这些特点使得X射线纳米成像设备的成本也随之降低，且便于推广使用。
[0052]上述毛细管X射线平行束透镜3由单根单毛细管构成。或者，毛细管X射线平行束透镜3由若干根单毛细管构成。其中，单毛细管的材料为硅酸盐玻璃，X射线光子在单毛细管内壁发生全反射后，改变原来的传输方向，从而实现对X射线的会聚准直。
[0053]参照图2和图3，其分别示出了上述实施例中由多根单毛细管构成的毛细管X射线平行束透镜3的结构。该毛细管X射线平行束透镜3中，沿垂直于其中心线方向的横截面为正六边形，沿其长度方向上的截面为空间抛物面面段。其中，将毛细管X射线平行束透镜3中间一根单毛细管A所在的层数定义为第一层，从内向外第η层中单毛细管的数目为6 (η-1)，且 η > I。
[0054]如图2所示，毛细管X射线平行束透镜3靠近X射线光源I的一端称之为入口端，另一端称之为出口端。毛细管X射线平行束透镜3的几何参量有:入口焦距(透镜的入口端到X射线源的距离)，毛细管X射线平行束透镜3的长度L、透镜入口端直径Din、出口端直径D-、毛细管X射线平行束透镜3的物理参量有:传输效率。
[0055]上述实施例中，毛细管X射线平行束透镜3的长度L范围可为3?15厘米，入口端直径Din范围可为I?8毫米，出口端直径D wt范围可为10?60毫米。
[0056]例如，毛细管X射线平行束透镜3可以由600000根单毛细管紧密结合在一起构成，毛细管X射线平行束透镜3的长度L可为4.5厘米，透镜的入口焦距(或者说，毛细管X射线会聚透镜3的入口端到X射线源I的距离)可为60厘米、入口端和出口端的直径可分别为5毫米和40毫米。其中，在17.4keV能量点，透镜传输效率为30%。可选的是，单毛细管的横截面可以为圆形，单毛细管的内径大小可以相同，当然也可以不同，此处不作限制。
[0057]又如，毛细管X射线平行束透镜3可以由200000根单毛细管紧密结合在一起构成，毛细管X射线平行束透镜3的长度可为10厘米，透镜的入口焦距4可为30厘米、入口端和出口端的直径可分别为2毫米和20毫米。其中，在8keV能量点，透镜传输效率为40 %。
[0058]因此，具有上述这些特点的毛细管X射线平行束透镜3使基于低功率光源的高效X射线纳米成像成为可能。由于毛细管X射线平行束透镜3可结合抛物面形或者锥形聚焦器，提高单色微焦斑处的功率密度增益，进而提高照射在样品上的X射线的光通量，从而降低高效纳米成像技术对X射线源功率的要求，使得成像设备可以采用低功率光源实现高效的纳米X射线成像成为现实。
[0059]下面参照图4至图6，基于上述各实施例，对聚焦器8作进一步说明:
[0060]上述各实施例中，作为一种可选的实施方式，聚焦器8可采用如图4至图6所示的结构及光路布置方式。其中，聚焦器8的入口端处配置有调节器7，用于防止部分X射线没有通过反射而照射到聚焦器8出口形成的微焦斑处，从而保证了聚焦器会聚焦斑的尺寸，同时也保证了离开聚焦器出口焦斑的X射线光束的形状为中空的环状结构以符合高空间分辨纳米成像的要求。
[0061]其中，聚焦器8可以为由硅酸盐玻璃拉制而成的单根毛细管，X射线在聚焦器的内表面发生反射，实现对X射线的会聚。该类聚焦器(单根毛细管)沿其中心线中心对称。可选地，聚焦器8的长度G的取值范围可为I?15厘米，出口焦距f的取值范围可为:1?500毫米。聚焦器8在沿其中心对称线方向上的截面为旋转抛物面面段或者锥体面段，现分别说明如下:
[0062]I)抛物面形聚焦器
[0063]如图4所示，作为一种可选的实施方式，上述聚焦器8可为抛物面形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为旋转抛物面面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形(如图6所示)。
[0064]例如，抛物面形聚焦器的几何参数包括:长度G为3.6厘米，入口直径D为4厘米，出口直径d为1.5厘米，出口焦距f的取值范围可为:1?500毫米；抛物面形聚焦器的物理参量包括:焦斑直径和放大倍数，分别为22微米和2300。
[0065]2)锥形聚焦器
[0066]如图5所示，作为一种可选的实施方式，上述聚焦器8可为锥形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为锥体面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形(如图6所示)。
[0067]例如，锥形聚焦器的几何参数包括:长度G为3.2厘米，入口直径D为3厘米，出口直径d为I厘米，出口焦距f的取值范围可为:1?500毫米；锥形聚焦器物理参量包括:焦斑直径和放大倍数，分别为20微米和2000。
[0068]上述各实施例中，采用具有高功率密度增益的毛细管X射线平行束透镜，结合抛物面形或者锥形聚焦器，来基于实验室普通X光源获取适合高效纳米成像的单色光，从而降低了高效纳米成像技术对X射线源功率的要求，实现基于低功率光源的高效X射线纳米成像。并且，通过提高单色微焦斑处的功率密度增益来提高照射在样品上的X射线的光通量，进而提高成像设备的成像分析效率