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第 30 卷 第 2 期 核 技 术 Vol. 30, No.2 2007 年 2 月 NUCLEAR TECHNIQUES February 2007 X 射线在碳纳米管(绳)和 Fullerites 晶体内的传输 郑里平 许子健 朱志远 夏汇浩 朱德彰 余笑寒 （中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800 ） 摘要 近年来发展起来的新毛细管光学聚焦元件由许多根弯曲的多層壁碳纳米管组成，能被用来产生高强度 的nm 级 X 射线微束。作为软 X 射线布拉格(Bragg)衍射传输的新元件，单層壁碳纳米管绳(超晶格结构的晶体) 和 Fullerites (C60 分子晶体) 已经引起了世界范围内的研究兴趣。本文介绍这方面的研究进展。 关键词 碳纳米管(绳) ，Fullerites(C60 分子晶体) ，毛细管，沟道效应，X 射线传输 中图分类号 O434.1, O571.33, O572.21+ 1 与电子、质子或离子探针相比较，X 射线微束 有灵敏度高、对样品无损、可分析厚样品、可在大 1 X 射线的特性以及碳纳米管和 C60 晶体的 气和水环境下测量等优点；因此 X 射线微束已成为 结构 材料、地质、生物、医学和环境等研究和应用领域 X 射线有软(波长 λ0.1nm) 、硬(λ0.1nm)之分； [1-13] 的重要工具 。 它有波动性，能显现干涉、衍射和偏振现象(波动光 X 射线微束领域包括 X 射线源、传输、，聚焦、 学) ；它有粒子性(量子光学) ，有能量和动量。 成像探测等方向。作为 X 射线源的同步辐射光源具 (n,m)碳纳米管既可被看作为巨大的碳分子链 有很多优点，例如强度大、亮度高、天然准直性、 又可被看作为把石墨的六边网状晶格面(层)捲成一 频谱宽、连续可调和偏振性好等。同步辐射光源的 2 2 1/2 个中空的圆柱体。它的直径 d=l(3(n +nm+m )) /π (l 横向发散度仅为 0.1—0.3 mrad，于是人们可以利用 是碳原子之间的键长，l=0.14nm)是纳米量级，它的 狭缝形成 2—10 μm 级的 X 射线微束，但是此方法 长度可达到宏观尺度。碳纳米管分为低指数(n 或 得到的 X 射线微束的光通量较小。为了形成足够强 1 2 m=10 )单层壁碳纳米管、高指数(n 或 m=10 )单层 度的 μm 级甚至 nm 级 X 射线微束，就必须进行微 [7] 、低指数多层壁碳纳米管、高指 壁碳纳米管( 图 1) 聚焦。X 射线微聚焦是一个富有挑战性的问题：X 数多层壁碳纳米管四类。 射线是不带电的电磁波，它不能利用电磁场来偏转 和聚焦；同时由于在 X 射线范围内物质的折射率近 似为 1，它也不能像可见光一样利用