X射線成像實(shí)驗(yàn)站承擔(dān)的財(cái)政部資助的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目《同步輻射納米成像設(shè)備》（圖1、圖2）于2010年9月和10月進(jìn)行了分辨率的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明北京同步輻射納米成像設(shè)備二維成像分辨率達(dá)到26納米，見圖3和圖4，三維成像分辨率達(dá)到30納米，見圖5。與此同時(shí)，項(xiàng)目組成員利用同步輻射專用光，又進(jìn)行了X射線微米探針激發(fā)熒光，逐點(diǎn)掃描樣品確定元素分布的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，X射線微探針的空間分辨率達(dá)到20微米，探測(cè)靈敏度達(dá)到50ppm。

上述測(cè)試結(jié)果表明，該項(xiàng)目全面完成項(xiàng)目指標(biāo)，特別是在二維成像分辨率上超越項(xiàng)目指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)26納米分辨，達(dá)到目前國(guó)際領(lǐng)先水平。北京同步輻射裝置屬于第一代同步輻射裝置，在第一代同步輻射裝置上建成納米成像光束線和實(shí)驗(yàn)站，在國(guó)際上是第一次。

圖1 納米成像光束線和納米分辨CT成像光路示意圖。

圖2 納米分辨CT裝置及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3 同步輻射光源條件下，二維成像空間分辨率優(yōu)于30nm（最內(nèi)環(huán)柵條間隔為30nm）。

圖4 頻譜分析結(jié)果表明，在同步輻射光源條件下，二維成像空間分辨率達(dá)到26nm（最內(nèi)環(huán)柵條間隔為24nm）。

圖5 同步輻射光源條件下，三維成像空間分辨率達(dá)到30nm（最內(nèi)環(huán)柵條間隔為30nm）。

北京同步輻射納米成像光束線和實(shí)驗(yàn)站，可為用戶直徑為十微米的樣品提供幾十納米分辨三維成像實(shí)驗(yàn)服務(wù)，在同步輻射光源條件下，三維成像的最高空間分辨率達(dá)到30nm。目前已經(jīng)對(duì)多種納米顆粒樣品進(jìn)行了三維成像實(shí)驗(yàn)研究，圖6是花狀氧化鐵顆粒的三維重建的一個(gè)典型例子。在三維成像研究之前，人們一直以為這種花狀結(jié)構(gòu)的納米材料有一個(gè)實(shí)心的核，花瓣從核向外展開。實(shí)驗(yàn)站的科研人員在不破環(huán)材料整體結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)這種樣品進(jìn)行了三維成像研究，重建結(jié)果顯示花瓣在外圍相互糾結(jié)成為空心結(jié)構(gòu)，表明花狀氧化鐵顆粒具有空心結(jié)構(gòu)。這個(gè)例子說(shuō)明對(duì)樣品進(jìn)行完整無(wú)損三維成像的重要性。

圖6 左圖是花狀氧化鐵納米顆粒的三維重建斷層圖，右圖是SEM結(jié)果。