液态金属靶X射线源

产品简介    

    Excillum公司位于瑞典首都斯德哥尔摩，是一家致力于研发、生产超高亮度微焦斑X射线光源的公司。经过十余年的研发与改进，Excillum掌握了先进的液态金属射流(MetalJet) X射线光源技术，这项新技术能够带来10倍于普通固体阳X射线光源所发射的X射线通量（在相同焦斑面积上）。正因为液态金属射流能够承受更高功率电子束的轰击，因而可以得到更高的X射线通量，传统微焦斑X射线发生器中的固体金属阳正在被液态金属射流所取代！  

主要应用 

产品特点 

主要参数

操作视频 

技术介绍 

1、 液态金属射流(MetalJet) X射线光源比常规固体金属阳光源能得到更高的X射线通量 

 2、功率负载能力 

 3、液态金属的X射线光谱 

 4、焦斑质量和尺寸 

焦斑质量    归功于先进的电磁聚焦、光路校正技术以及高亮度LaB6阴，高质量的电子束焦斑得以实现，将其与连续再生的光滑液态靶材表面相结合，整个光源便能产生超高质量的X射线焦斑。 可调的尺寸    焦斑的尺寸与高宽比均可被自由调整

5、光源的稳定性 

光源有着相当高的空间稳定性。图为附加在光源上的针孔相机所拍摄的焦点位置分布图，如其所示焦斑在24小时内距中心的标准偏差在0.1μm以下。

  部分应用案例 

1、 散射/衍射 

► 小角度X射线散射（SAXS）—金属材料和胶体 

斯洛伐克科学院和斯洛伐克理工大学纳米诊断中心的研究人员在一种应变仪上进行原位测试，由SAXS监控，其中液态金属射流的高亮度允许进行非常快的数据收集，具有10秒的时间分辨率。  

► 小角度X射线散射（SAXS）—生物学

研究人员利用配备了SAXS的MetalJet仪器，研究了Bcl- xL蛋白。蛋白质在使用温和的洗涤剂处理后研究了由螺旋α6-α8两单体之间的三维区域交换产生的二聚体的形成。  

2、X射线光谱学/荧光学
► 基于液态金属射流源（MetalJet）的HAXPES-Lab

(a) 用于晶体管和二管制造的单氧化物结构 (b-f) 用HAXPES-Lab仪器测量核心层。 

3、X射线成像

1. 高分辨率斑马鱼肌肉X射线同轴相衬成像(PBI)断层扫描

利用MetalJet液态靶X射线源，对一条未染色的斑马鱼进行PBI断层扫描。实验结果表明对于吸收衬度很低不好观察的样品，用MetalJet可获得相对高对比度的结果，同时分辨率为亚微米。该方法为软组织研究和小动物模型的亚细胞分辨率下的无创全身成像铺平了道路，从而有助于深入了解肌肉疾病和评估干预措施。

W. Vågberg, et al., “X-ray phase-contrast tomography for high-spatial-resolution zebrafish muscle imaging“, Sci. Rep. 5. 16625 (2015).

2. 基于液态靶X射线源的光栅相衬成像

KTH和ETH/PSI的科学家联合研究证明了在GBI中使用金属靶X射线源的优势，与传统的微焦斑光源相比，其显著提高了光通量和图像可见度。此外，在鼠身上的断层扫描显示了其生物医学应用的初步探索。

基于MetalJet的GBI层析成像中相位对比度(A)和衰减对比度(b)切片的比较。该样本是在液体石蜡浴中扫描的大鼠大脑。

Reproduced from T. Thüring, et al., X-ray grating interferometry with a liquid-metal-jet source, Appl. Phys. Lett. (2013) with the permission of AIP Publishing.

3. 基于高分辨率传播的小动物肺部活体动态计算机断层成像系统

通过在250W和15μm光斑尺寸下操作metaljet D2+，已经证明相衬层析成像可用于活体小鼠的动态成像。在澳大利亚进行的研究工作中，时间分辨计算机断层扫描被用来成像小鼠肺部的通气情况。平板探测器只需18 ms的曝光时间就可获得投影，从而在32 s内进行完整的断层扫描。这些非常短的曝光时间和受控的呼吸，使得直径小于55-60微米的小气道能够动态成像。这种高质量的肺部动态成像能够确定肺部功能，甚在区域层面上。此外，高质量的动态CT在医学上还有许多其他的应用。

活体小鼠的时间分辨计算机断层扫描（A）特写区域（B）显示了解剖特征。该方法显示了0小时机械通气（c）-（e）和2小时（f）-（h）后肺部空气体积的差异

[Ref.] Image reprinted from M. Preissner et al., “High resolution propagation-based imaging system for in vivo dynamic computed tomography of lungs in small animals”, Phys. Med. Biol. (2018).

4. X射线显微术

使用X射线光学是获得极限分辨率的成熟方法。这种成像技术是自多年来在同步加速器上进行的，因为它们可以提供高亮度的单色光束。近几十年来，以实验室光源为基础的光学X射线显微镜已经上市，X射线光学限制了光谱的带宽，因此需要高亮度和相对单色的X射线源。传统的实验室X射线显微镜通常使用大功率旋转阳极源。这种装置的缺点是高通量损失，因为光学器件的接受角将严格限制哪些辐射可以变得有用。一种金属射流X射线源提供了一个尖锐的，高强度的Kα线，从一个小焦点发射镓，使相当大比例的通量在光学装置中有用。这种更高的亮度使广泛的应用也可能在紧凑型光源上。

 高分辨率光学x射线显微镜原理图

利用基于液态金属射流MetalJet D2源的X射线显微镜，可以分辨出西门子星状测试图内部的周期性线状，线状和间隔为150 nm。以菲涅耳波带片为物镜拍摄。

[Ref.]C. Fella, et al., “Hybrid setup for micro- and nano-computed tomography in the hard X-ray range”, Rev. Sci. Instrum. (2017);

发表文章：

• High-Throughput Alloy Development Using Advanced Characterization Techniques During Directed Energy Deposition Additive Manufacturing, Adv. Eng. Mater. 2023, 25, 2300030

• A Hydrogen Bonded Supramolecular Framework Birefringent Crystal, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62 •In-Vitro Visualization of Thrombus Growth in Artificial Lungs Using Real-Time X-Ray Imaging: A Feasibility Study, Cardiovasc Eng Tech 13, 318-330 (2022)

• Predicting the structural basis of targeted protein degradation by integrating molecular dynamics simulations with structural mass spectrometry, Nature Communications (2022) 13:5884

• Exploration of the nonideal behavior observed in engineered, multilayer MgO/Ag/MgO photocathodes, J. Vac. Sci. Technol. A 39, 063202 (2021) • Image reprinted from M. Preissner et al., "High resolution propagation-based imaging system for in vivo dynamic computed tomography of lungs in small animals", Phys.

Med. Biol. (2018).

• C.G. Ryan, et al., "Maia Mapper: high definition XRF imaging in the lab", J. Instrum. (2018).

• C. Larsson, et al., "High-spatial-resolution x-ray fluorescence tomography with spectrally matched nanoparticles", Phys. Med. Biol. (2018).

• L. Bauer, et al., "Confocal micro-X-ray fluorescence spectroscopy with a liquid metal jet source", J. Anal. At. Spectrom. (2018).

• A. Regoutz, et al., "A novel laboratory-based hard X-ray photoelectron spectroscopy system", Rev. Sci. Instrum. (2018).

• M. Töpperwien, et al., Three-dimensional mouse brain cytoarchitecture revealed by laboratory-based x-ray phasecontrast tomography, Sci. Rep. (2017).

• C. Fella, et al., "Hybrid setup for micro- and nano-computed tomography in the hard X-ray range", Rev. Sci. Instrum. (2017)

• Fella, et al., "Hybrid setup for micro- and nano-computed tomography in the hard X-ray range", Rev. Sci. Instrum. (2017) • M. Krenkel, et al., "Propagation-based phase-contrast tomography for high-resolution lung imaging with laboratory source", AIP Adv. (2016).

• W. Vảgberg, et al., "X-ray phase-contrast tomography for high-spatial-resolution zebrafish muscle imaging", Sci. Rep. 5. 16625 (2015).

• T. H. Zhou, et al., "Speckle-based x-ray phase-contrast imaging with a laboratory source and the scanning technique", Opt. Lett. (2015).

• I. Zanette, et al., "X-ray microtomography using correlation of near-field speckles for material characterization", PNAS (2015).

• Reproduced from T. Thüring, et al., X-ray grating interferometry with a liquid-metal-jet source, Appl. Phys. Lett. (2013)

国内部分用户单位    

    首都师范大学、复旦大学、中科院上海有机化学研究所、南京大学、西北大学、华南理工大学、中科院福建物质结构研究所、香港大学、中山大学，上海科技大学...... 

国外部分用户单位

    加州大学圣迭戈分校、巴塞尔大学、隆德大学、橡树岭国家实验室ORNL、Diamond Light Source（UK）、亚利桑那大学、华盛顿大学、日本国立材料研究所 （NIMS）⋯⋯

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