CN1147876C - 发散度可控的多通道全反射透镜 - Google Patents

Abstract

公开了一种装置和方法用于提供发散度的大小可控的聚焦的x-射线，伽马-射线，带电粒子和中性粒子，包括中子束，放射线束(18)。装置的特点是新颖地使用了放射线阻挡结构(54，142，218，240)，当它与多通道全反射透镜(10)结合时，通过提供用户可控的输出束发散度增加了透镜组的多用性。

Description

发散度可控的多通道全反射透镜

                        发明领域

本发明广泛地涉及x-射线，伽马-射线，带电粒子和中性粒子(包括中子)的透镜领域。更具体地，本发明涉及多通道全反射透镜。特别是，本发明涉及用于产生聚焦的x-射线，伽马-射线，带电粒子和中性粒子(包括发散度的大小可控的中子放射线束)的方法和装置。

                      本领域的背景

人们发展了许多不同的装置和方法来使用x-射线或中子作为探针以研究试样的结构或化学特性，或元素组分。这些装置中的许多存在的一个重要问题是它们缺少获得足够放射强度的能力。放射强度不足导致测量时间比期望的要长，还会导致增大实验噪音。在一些情形，被研究的试样不稳定，长的测量时间是不可能的。在商业应用中，时间就是金钱，期望任何减少测量时间的装置。

本领域已知的是多通道平面镜，它使用单个全-外反射来聚焦x-射线和中子束，参见Wilkins的美国专利5,016,267。本领域已知的还有多通道多-全-外反射x-射线，伽马-射线，带电粒子和中性粒子(包括中子)的透镜组，它们能够从放射源捕获上述放射线并将放射线以高密度聚焦到小点上。参见，例如，Kumakhov的美国专利5,192,869。除了获得大的密度增益以外，由于试样上小尺寸的聚焦放射线焦点，这些透镜还可增加空间分辨率。然而，与密度增加同时出现的是一定大小的束发散度；发散度的大小很大程度上取决于透镜的物理几何形状。在多通道全反射透镜的特定应用中，例如x-射线衍射，和x-射线及中子散射，期望具有高密度放射线束并能够控制输出束的发散度。也可以利用多通道全反射透镜来形成发散的射线束。在这一情形下，控制束发散度的能力也是期望的。

本领域众所周知的是放射线屏蔽方案和射束障板。其中一些是可调节的。参见例如Tadao Kubota的日本专利56-30295(A)。射束障板装置典型地使用放射线吸收材料例如铅或钢制成，对中子情形，材料还包括锂。在大多数实施中，即使不是全部实施，其功能限制了放射线束的空间范围。根据上述背景，本发明提供了一种射束障板或屏蔽装置的新颖的用法，它们与多通道全反射透镜组协同使用以控制束发散度。

                      发明目地

本发明的一个目的是将放射线屏蔽装置与多通道全反射透镜组相结合以产生聚焦的发散度大小可控的放射线束。本发明的另一个目的是提供一种在束密度和束发散度之间由操作者定义的折衷方案。

                      发明概述

简而言之，本发明的一个方面包括一种产生聚焦的发散度的大小可控的放射线束的装置。该装置包括多通道全外反射透镜(“optic”)和放射线阻挡结构。透镜具有用来接收放射线的输入端，和用来产生聚焦的放射线束的输出端和一个光轴。放射线阻挡结构位于透镜的输入端以阻挡到达透镜至少一条通道的放射线，这样使得透镜输出端的聚焦的放射线束的发散度可控。

在另一方面，本发明包括一种相同的装置以产生发散度可控的聚焦的放射线束。在该装置中，放射线阻挡结构位于透镜的输出端这样使得透镜的至少一条通道射出的放射线被吸收，因此在输出端产生发散度可控的聚焦的放射线束。

在另一方面，本发明包括一种装置用于产生发散度可控的聚焦的放射线束，其中使用了放射线聚焦装置。放射线聚焦装置具有输入端，输出端，和光轴。输入端定向接收放射线，同时输出端产生发散度可控的聚焦的放射线束。放射线聚焦装置包括多通道全外反射透镜(“optic”)和放射线阻挡结构。透镜具有输入端和输出端，输入端被定向作为放射线聚焦装置的输入，输出端被定向作为放射线聚焦装置的输出。透镜的中心轴定义了光轴。放射线阻挡结构位于邻近透镜的输入端或是输出端，这样可阻挡透镜的至少一条通道不让其对由放射线聚焦装置输出的聚焦的放射线束贡献放射线。对透镜的至少一条通道的这种阻挡控制了由放射线聚焦装置输出的聚焦的放射线束的发散度。

在另一方面，提出了控制放射线束发散度的方法。第一个方法包括采用多通道全-外反射透镜(“optic”)以限定放射线束。透镜具有用于接收放射线的输入端和用于输出放射线束的输出端。该方法进一步包括在透镜的输入端阻挡放射线避免其到达透镜的至少一条通道这样透镜的输出端的放射线束的发散度可控。在另一种办法中，该方法包括在透镜的输出端从透镜的至少一条通道吸收放射线这样输出端的放射线束的发散度可控。

                       附图简述

本发明的这些和其它目的，优点和特点，通过下述结合附图对本发明特定的优选实施方案的详细描述可容易地理解，其中：

图1是聚焦的多通道全反射透镜在常规运行时的简图，显示聚焦束的最大发散角；

图2是本发明--在透镜输入端前面具有射束障板装置的聚焦透镜的优选实施方案的简图，该透镜改变聚焦束的发散角，θ_d′＜θ_dmax；

图3a-3c是用于和本发明指定的多通道全反射透镜结合使用的具有不同尺寸的孔径D的可互换射束障板装置的例子；

图4是本发明的安装在可旋转轴上的可互换射束障板装置，它使射束障板的孔径易于改变；

图5是本发明的优选的可调节射束障板装置的例子；

图6是另一个优选的可调节矩形射束障板装置的例子；

图7是本发明的实施方案，其中单个射束障板装置的有效放射线透射孔径通过沿光轴改变射束障板的位置而变化；

图8是本发明的实施方案，其中射束障板装置位于多通道全反射透镜输出端的后面；和

图9是本发明的实施方案，其中透镜输出端处的发散的放射线束的发散度可控。

                 实现本发明的最佳方式

本发明通过一种装置实现上述目的，该装置包括与放射线不透明射束障板或阻挡装置相结合的多通道全反射透镜。像这里使用的那样，包括后附权利要求，“放射线”一词应理解为包括x-射线，伽马射线，带电粒子和中性粒子，包括中子。透镜可以或是设计成将入射放射线聚焦到一个小点，或是设计成将入射束以预先确定的方式发散。在各个情形中，无论何处的从大量到仅仅一个全-反射放射线要求穿过透镜。在所有情形中，射束障板装置的作用是控制透镜的各条通道对输出的贡献。射束障板可位于放射线源和透镜之间，或安置它使得放射线在穿过透镜后和射束障板相互作用。

射束障板装置典型地由放射线不透明材料制成，具有允许放射线通过的孔径。根据应用，孔可以有不同的形状，例如，射束障板孔形状可以是圆形，条状，或矩形。然而其它形状也可以使用。在一些情形下，射束障板孔径的形状或尺寸可由用户调节。这种可调节性可以采取具有可变孔径的射束障板的形式，或是这种调节可通过一系列单独的具有不同固定孔的尺寸，位置，和形状的射束障板装置的相互替换来实现。射束障板装置这样安置使得孔径“配置在接近”透镜光轴。像这里使用的那样，“配置在接近”一词的意思是包括或是横切或是不横切光轴的孔径。例如，在一些应用中允许透镜的各条通道依次地安置在透镜中的不同位置使其对最终的输出束贡献放射线是有利的。暴露这些连续的透镜的各条通道的孔径可以横切或不横切光轴，也就是说，暴露透镜中心的一条通道。

一般地使用射束障板装置来控制放射线束的尺寸。令人奇怪的是，位于多通道全反射透镜焦点处的聚焦斑点的空间延展度，或尺寸，基本上不因所述射束障板装置的介入，和放置位置而改变。聚焦斑点的空间延展度主要取决于单个通道的输出端的宽度，或单个多通道束群的宽度。对本发明，基本土仅仅是聚焦束的发散度，和密度改变。然而，当使用形成发散束的透镜时，也能伴随有最终束尺寸的变化。当使用多通道全反射透镜时，本发明新颖地使用了射束障板装置；即，控制束发散度。因此，本发明提供的装置对放射线分析技术而言既新颖又非常有用。

图1是聚焦的多通道全反射透镜10的简图。仅仅显示了许多放射线传输通道中的几个。它们包括最外面通道12，中间通道14，和中心通道16。放射线18从透镜的输入端20的中空的通道部件入射，被导向穿过中空通道并被光滑的通道内壁22连续地全-外反射。在镜头的输出端24，通道在光轴上面的高度用距离y描述。可见最外面通道12具有距光轴26的最大距离y，同时中间通道14处在距光轴26较短的距离。粗略地透镜输出端处所有通道以如下方式确定方向即大多数穿过通道输出端从透镜射出的放射线基本上指向光轴26上的点28。已知这一点为透镜的焦点。镜头输出端和焦点之间的距离‘f’被称作镜头的焦距。将会看到有一个一般的趋势即从输出端位于光轴较远距离的通道射出的放射线比距离轴较近的通道射出的放射线在焦点处以较大的角度穿过光轴。这些角度定义了焦点处的束发散度。定量地，输出通道轴距离光轴为y的具体通道的发散角近似地由下式给出：

${\mathrm{\θ}}_d\≅2\·\arctan \left(\frac{y}{f}\right).$

具有最大发散角θ_dmax的放射线基本上来自于最外面通道12。由于从内部通道壁反射的临界角小，射线束中存在额外的从纤维出射的发散束。

图2显示了本发明50的一个实施方案，它包括多通道多-全-外反射透镜(“optic”)52设计用来聚焦接收到的基本上平行的束到一个小的空间区域，一个射束障板装置或放射线阻挡结构54安置在透镜的输入端。其它透镜配置，例如那些捕获并聚焦发散的放射线，或那些形成发散的输出束，也可被认为是视应用而定的优选模式。将射束障板装置54安置在毛细透镜的输入端56的前面通常是优选的。然而，还可以像下面描述的那样将射束障板安置在透镜输出端的后面。

射束障板54用放射线吸收材料制成，例如不锈钢，并具有宽度为‘D’的放射线透明孔径。放射源特性会影响射束障板装置阻挡接收到的平行束的能力，因此，最好将射束障板装置安置得尽可能地接近，而不接触，透镜的输入端。从附图可以看到，射束障板装置的不透明部件的作用是防止入射放射线58进入最外面通道60。因此，只有那些输出端距离光轴62较近的通道传输入射放射线。因为没有放射线穿过外层通道，焦点处输出束的发散度取决于那些接近光轴62的通道。其净作用是通过选择哪一个通道的放射线被允许通过，可以控制焦点处输出束的发散度。应当注意到焦点的空间延展度基本上不随射束障板装置的引入而变化。焦点的空间延展度近似地取决于单个通道的输出端的宽度，或取决于单个多通道群的宽度。

虽然附图中没有显示，但是第二射束障板装置可被安置在第一射束障板装置前面一段距离的地方。第二射束障板装置的作用是限制直接穿过通道壁的背景放射线，不让其到达焦点区域或其环绕区域。

图3a，3b和3c显示了一系列具有直径不同的放射线透明孔径D的可互换射束障板装置80。足以阻挡放射线的射束障板的厚度d，随着要阻挡的放射线的能量和类型变化。对8keV的x-射线，其优选的射束障板材料是厚度大约一厘米的不锈钢。对冷中子的情形，射束障板装置由厚度大于约3毫米的⁶Li玻璃制成是优选的。像前面提到的那样，其它孔的形状，例如正方形，或矩形，以及其它构成材料对具体的应用可能是优选的。

图4显示的是放射线不透明转轮90，它包括许多单独的射束障板装置92，每一个具有不同的孔宽度。轮绕轴94转动。通过将其转到具体位置可选择特定的射束障板。用户还可以灵活地选择射束障板孔尺寸，因为轮上的各个障板都可取出和替换。

在使用多通道全反射透镜时往往会出现这样一些情况即期望对透镜的通道对最终聚焦的输出束的贡献进行的控制比使用可互换射束障板装置可能得到的控制更为精确。对这些情况基本上连续变化射束障板装置传输孔径的宽度和/或形状是优选的。图5显示了射束障板装置100，它具有枢轴叶片102，它形成了用于x-射线的连续可变孔的宽度。同样地，对于期望的应用而言优选的是放射线阻挡部件由不锈钢构成并具有足够用于阻挡具有特定能量的x-射线的厚度。如果期望较薄的叶片，那么不锈钢可镀铅或其它吸收性较强的材料。叶片本身也可由其它吸收性较强的材料制成。可用手动，或马达来调节孔径宽度。

图6显示了可用于本发明的可调节射束障板装置120。对于涉及中子的应用，该射束障板的放射线阻挡部件122可以由⁶Li玻璃片制成，它可滑动地连接到十字件124上，允许连续地调节。⁶Li玻璃是一种优选的与多通道全反射透镜结合使用的中子阻挡材料，因为，在优选实施方案中，透镜组本身是玻璃制成的。由于射束障板和透镜都是由基本上相同的材料制成，由次级放射线例如伽马射线造成的并发的污染控制到最小。对x放射线，束阻挡片可以用不锈钢，铅，或其它放射线不透明材料制成。阻挡片可独立地和滑动地调节。在这种配置中，不仅放射线穿透孔径变化，而且它的形状也变化。

本发明的另一实施方案显示于图7中，它提供了射束障板装置有效放射线透射孔径宽度的基本连续可调性。所示的是多通道全反射透镜140，和单个射束障板装置142。显示了可沿光轴143滑动地调节的同一射束障板装置的两个不同位置，本例子中的透镜配置被设计成捕获来自一个近似为点的放射线源144的放射线，并聚焦该放射线到一个小点146。放射线源144位于透镜的输入焦点，它位于到透镜的输入端150的距离为f_i的位置，f_i称作输入焦距。从透镜的输出端152到小的焦点146之间的距离f₀称作输出焦距。仅仅显示了透镜140的许多通道中的一些，包括一对最外面通道154；一对中间通道156；和一个中央通道158。将会看到当射束障板装置142在位置A时，透镜的所有通道都被从放射线源144入射的放射线照射。伴随这一最大通道照射的是聚焦束的最大发散度。图中该最大发散度用θ_A标注。当射束障板装置142移到位置B时，放射线不再进入透镜的最外面通道154。由于这些通道不再对总透镜输出有贡献，焦点处的聚焦的放射线束的发散角减少到θ_B。射束障板装置142沿轴143运动的最大距离由从A点，那里恰好全部透镜通道都被照射，到B点，那里射束障板几乎接触到透镜输入，的距离决定。通过这种方法，虽然射束障板装置的放射线透明宽度保持常数D，但是其有效宽度可连续地变化。

或者，射束障板装置可安置在镜头输出端的后面。图8显示了本发明的该实施方案200的简图。放射线202入射在多通道全反射透镜206的输入端204。同样，仅仅画出了许多通道中的一些代表通道。显示了一对最外面通道208；一对中间通道210；和一个中央通道212。本例子中的透镜206被设计成捕获基本上平行的放射线束并将其聚焦到小点214，称作焦点，它位于距离透镜输出端216焦距f处。射束障板装置218，位于接近透镜206的输出端216附近。射束障板装置218可以用厚度足以有效阻挡期望类型和能量的放射线的放射线不透明材料制成。射束障板装置218还具有宽度D的放射线透明孔。从图中可以看出射束障板装置218的作用是防止来自最外面通道208的放射线对穿过焦点214的放射线作出贡献。它同样具有改变聚焦的放射线束的发散度的作用。在该实施方案中期望安置射束障板装置尽可能接近，但不接触，透镜的输出端216。

本发明的另一个实施方案，见图9，包括射束障板装置240，和多-通道多-反射透镜242。同样，许多通道中仅仅一些被显示出来；如，一对最外面通道244；一对中间通道246；和一个中央通道248。透镜242被设计成用来有效捕获来自发射源252的放射线250，并形成发散度大小可控的输出束254。输出束的发散度可以用输出放射线与光轴260形成的角度来定义。透镜输入端256处的通道全都基本上指向放射线源252。从附图中将会看到在透镜242的输出端258，输出束254的发散度依赖于放射线传输通道到光轴260的距离；该距离越大，输出放射线的发散度越大。射束障板装置240被安置在接近透镜输入端256附近，这样放射线被防止进入最外面通道244。虚线表示的放射线262表示如果射束障板装置不存在时放射线将会经过的路线。通过选择性地挑选哪一个透镜通道对最终输出放射线束作出贡献，可以对输出束的发散度进行控制。

通过阅读上述说明书，熟悉本领域的人会明了不同的和可替代的实施方案并将其考虑在本发明的范围和实质内。本发明仅仅由下述权利要求及其等价物所限定。

Claims (18)

1.一种用于提供会聚度可控的聚焦放射线束的装置，该装置包括：

多通道全-外反射透镜(10，50，140，200，242)，具有用于接收来自单个放射线源的放射线的输入端(56，150，204，256)，用于提供该聚焦放射线束(58，202，250)的输出端(57，152，216，258)，和光轴(26，62，143，260)，该聚焦的放射线束在距离该透镜输出端的焦距长度的焦点(146，214)处具有会聚角；和

用来在不影响焦点尺寸或该焦点到该透镜的该输出端的该焦距长度的情况下改变聚焦的放射线束的会聚角的装置，该用来改变会聚角的装置包括单放射线阻挡结构(54，142，218，240，80，90，100，120，218)，它安置在该透镜的该输入端，用于阻挡放射线不让其到达该透镜的多个通道，这样在距离该透镜输出端焦距长度的该焦点处的该聚焦放射线束的该会聚角(θ)可控。

2.权利要求1的装置，其中该单放射线阻挡结构包括放射线透射部件，该放射线透射部件被安置在该透镜的该光轴(62，143，260)附近。

3.权利要求2的装置，其中该单放射线阻挡结构(90)包括多个放射线透射部件(92)，每一个放射线透射部件具有独有的尺寸和独有的形状两项中的一项，其中该单放射线阻挡结构是可移动的，以便将其中一个所述放射线透射部件被安置在光轴附近，不同放射线透射部件在距离透镜输出端焦距长度的焦点处实现聚焦放射线束的不同会聚角。

4.权利要求1的装置，其中该单放射线阻挡结构包括安置在光轴附近的放射线透射部件，该放射线透射部件的尺寸和形状两项中的至少一项可调节，使得安置在光轴附近的该放射线透射部件在预先确定的范围内变化。

5.权利要求4的装置，其中该单放射线阻挡结构包括许多可调节不透明元件，每一个可调节不透明元件能够阻挡放射线，上述许多可调节不透明元件相配合以定义该放射线透射部件，其中调节上述许多可调节不透明元件的调节改变安置在该光轴附近的该放射线透射部件的大小和尺寸两项中的至少一项。

6.权利要求1的装置，进一步包括许多放射线阻挡部件(142)，采用上述许多个放射线阻挡部件中的一个放射线阻挡部件作为所述的单放射线阻挡结构，每一个放射线阻挡部件包括具有独有的尺寸或形状的放射线透射部件，每一个放射线阻挡部件这样安置，即当位于该透镜的该输入端时，该放射线透射部件安置在该光轴附近且该单放射线阻挡结构可阻挡放射线不让其到达该透镜的至少一些通道，因此控制了在距离该透镜输出端该焦距长度的该焦点处的该聚焦放射线束的会聚角。

7.一种用于提供会聚度可控的聚焦放射线束的装置，该装置包括：

多通道全-外反射透镜，具有用于接收来自单放射线源的放射线的输入端，用于提供该聚焦放射线束的输出端，和光轴，该聚焦的放射线束在距离该透镜输出端的焦距长度的焦点处具有会聚角；和

用来在不影响焦点尺寸或该焦点到该透镜的该输出端的该焦距长度的情况下改变聚焦的放射线束的会聚角的装置，该用来改变会聚角的装置包括放射线挡板，该挡板安置在该透镜的输入端或输出端，挡板上有一个可以透过放射线的孔，该孔安置在透镜的轴线上；当挡板安置在透镜的输入端时，放射线可以透过该孔进入透镜输入端的部分通道内并输出、聚焦到透镜的焦点上，也就是说，挡板可以阻挡放射线进入到透镜输入端的某些通道内；当挡板安置在透镜的输出端时，只有从透镜输出端的部分通道内射出的放射线才能透过该孔聚焦到透镜的焦点上，也就是说，挡板可以阻挡从透镜输出端的某些通道射出的放射线聚焦到透镜的焦点上；其特征在于：其中该单放射线阻挡结构可以沿透镜的光轴相对于透镜的输入端或输出端移动，在不同的位置可以阻挡放射线进入到透镜输入端的不同通道内或者从透镜输出端的不同通道内射出，从而控制透镜焦点处的放射线的会聚角。

8.一种用于提供会聚度可控的聚焦放射线束的装置，该装置包括：

多通道全-外反射透镜(10，50，140，200，242)，具有用于接收来自单个放射线源的放射线的输入端(56，150，204，256)，用于提供该聚焦放射线束(58，202，250)的输出端(57，152，216，258)，和光轴(26，62，143，260)，该聚焦放射线束在距离该透镜输出端焦距长度的焦点(146，214)处具有会聚角；和

用来在不影响焦点尺寸或该焦点到该透镜的该输出端的该焦距长度的情况下改变聚焦放射线束的会聚角的装置，该用来改变会聚角的装置包括单放射线吸收结构(218)，它安置在该透镜的该输入端，用于吸收放射线不让其从该透镜的多个通道出射，这样在距离该透镜输出端焦距长度的该焦点处的该聚焦放射线束的该会聚角(θ)可控。

9.权利要求8的装置，其中该放射线吸收结构包括放射线透射部件，该放射线透射部件被安置在该透镜的该光轴附近。

10.一种用于提供会聚度可控的聚焦放射线束的装置，该装置包括：

放射线聚焦装置，具有输入端，输出端，和光轴，该输入端被定向以接收来自单个放射线源的放射线，该输出端在距离该透镜输出端焦距长度的焦点(146，214)处提供该会聚度可变的该聚焦放射线束，该放射线聚焦装置进一步包括

多通道全-外反射透镜(10，50，140，200，242)，具有输入端和输出端，该输入端被定向作为该放射线聚焦装置的输入端，且该输出端被定向作为该放射线聚焦装置的输出端，定义该透镜的中心轴为该光轴，和

用来在不影响焦点尺寸或该焦点到该透镜的该输出端的该焦距长度的情况下改变聚焦放射线束的会聚角的装置，该用来改变会聚角的装置包括单放射线阻挡结构(54，142，218，240，80，90，100，120，218)，它安置在该透镜的该输入端和输出端中的一个附近，该单放射线阻挡结构是这样的，即该多通道全-外反射透镜的多个通道被阻挡不让其对由该放射线聚焦装置输出的聚焦放射线束贡献放射线，其中对该透镜的所述多个通道的阻挡控制了在距离该放射线聚焦装置的输出端该焦距长度的该焦点处该聚焦放射线束的会聚角。

11.权利要求10的装置，其中该单放射线阻挡结构包括放射线透射部件，该放射线透射部件被安置在该光轴附近。

12.权利要求11的装置，其中该单放射线阻挡结构(90)包括多个放射线透射部件(92)，每一个放射线透射部件具有独有的尺寸和独有的形状两项中的一项，其中该单放射线阻挡结构是可移动的，以便将其中一个所述放射线透射部件被安置在光轴附近，不同放射线透射部件在距离放射线聚焦装置输出端焦距长度的焦点处实现聚焦放射线束的不同会聚角。

13.权利要求11的装置，其中该放射线透射部件的尺寸和形状两项中的至少一项可调节，这样横切该光轴的该放射线透射部件在预先确定的范围内变化。

14.权利要求13的装置，其中该单放射线阻挡结构包括许多可调节不透明元件，每一个可调节不透明元件能够阻挡放射线，上述许多可调节不透明元件相配合以限定该放射线透射部件，其中对上述许多可调节不透明元件的调节改变安置在该光轴附近的该放射线透射部件的大小和尺寸两项中的至少一项。

15.权利要求10的装置，其中该用于改变会聚角的装置进一步包括许多放射线阻挡部件，采用上述许多放射线阻挡部件中的一个放射线阻挡部件作为所述的单放射线阻挡结构，每一个放射线阻挡部件包括具有独有的尺寸或形状的放射线透射部件，每一个放射线阻挡部件这样安置，即当位于该透镜的该输入端和该输出端中的一个之处时，该放射线透射部件安置在该光轴附近且该放射线阻挡结构可阻挡该透镜的至少一些通道，不让其对由放射线聚焦装置输出的聚焦放射线束贡献放射线，这样在距离该放射线聚焦装置输出端焦距长度的该焦点处的该聚焦放射线束的该会聚角可控。

16.一种用于提供会聚度可控的聚焦放射线束的装置，该装置包括：

放射线聚焦装置，具有输入端，输出端，和光轴，该输入端被定向以接收来自单放射线源的放射线，该输出端在距离该透镜输出端焦距长度的焦点处提供该会聚度可变的该聚焦放射线束，该放射线聚焦装置进一步包括

多通道全-外反射透镜，具有输入端和输出端，该输入端被定向作为该放射线聚焦装置的输入端，且该输出端被定向作为该放射线聚焦装置的输出端，定义该透镜的中心轴为该光轴，和

用来在不影响焦点尺寸或该焦点到该透镜的该输出端的该焦距长度的情况下改变聚焦放射线束的会聚角的装置，该用来改变会聚角的装置包括放射线挡板，该挡板安置在该透镜的输入端或输出端，挡板上有一个可以透过放射线的孔，该孔安置在透镜的轴线上；当挡板安置在透镜的输入端时，放射线可以透过该孔进入透镜输入端的部分通道内并输出、聚焦到透镜的焦点上，也就是说，挡板可以阻挡放射线进入到透镜输入端的某些通道内；当挡板安置在透镜的输出端时，只有从透镜输出端的部分通道内射出的放射线才能透过该孔聚焦到透镜的焦点上，也就是说，挡板可以阻挡从透镜输出端的某些通道射出的放射线聚焦到透镜的焦点上；其特征在于：其中该单放射线阻挡结构可以沿透镜的光轴相对于透镜的输入端或输出端移动，在不同的位置可以阻挡放射线进入到透镜输入端的不同通道内或者从透镜输出端的不同通道内射出，从而控制透镜焦点处的放射线的会聚角。

17.一种控制放射线束会聚度的方法，该方法包括步骤：

(a)采用多通道全-外反射透镜(10，50，140，200，242)以限定该放射线束，该透镜具有用来接收来自单个放射线源的放射线的输入端，和用于输出该放射线束的输出端，该透镜被设计成这样，即该放射线束在距离透镜输出端焦距长度的焦点处具有会聚角；和

(b)在该透镜的输入端以单个结构阻挡放射线不让其到达该透镜的多个通道，这样焦点处的该放射线束的该会聚角在不改变该焦点到透镜输出端的焦距长度的情况下变化。

18.一种控制放射线束会聚度的方法，该方法包括步骤：

(a)采用多通道全-外反射透镜(10，50，140，200，242)以限定该放射线束，该透镜具有用来接收来自单个放射线源的放射线的输入端，和用于输出该放射线束的输出端，该透镜被设计成这样即该放射线束在距离透镜输出端焦距长度的焦点处具有会聚角；和

(b)在该透镜的输出端以单个结构吸收来自该透镜的多个通道的放射线，这样焦点处的该放射线束的该会聚角在不改变该焦点到透镜输出端的焦距长度的情况下变化。

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