(12)發(fā)明專利(65)同一申請的已公布的文獻號(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)(85)PCT國際申請進入國家階段日(86)PCT國際申請的申請數(shù)據(jù)PCT/US2019/0488082019(87)PCT國際申請的公布數(shù)據(jù)(73)專利權(quán)人斯格瑞公司地址美國加利福尼亞州(74)專利代理機構(gòu)北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11258專利代理師郭妍A61B6/00(2024.01)A61B6/40(2024.01)WO2013093334A1,2013.06.27審查員劉瑜軒(54)發(fā)明名稱利用濾波的x射線熒光的系統(tǒng)和方法一種x射線光學(xué)濾波器包括至少一個x射線光學(xué)反射鏡，該至少一個x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收具有第一x射線譜的多個x射線，通過多層反射或全外反射將所接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線分離成反射x射線和非反射x射線，并形成x射線束，所述x射線束包括反射x射線中的至少一些反射x射線和/或非反射x射線中的至少一些非反射x射線，其中，第一x射線譜具有的第一強度在預(yù)定立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)。所述x射線束具有第二x射線譜，第二x射線譜具有的第二強度在該立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，第二強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于第一強度的50%,第二強度在至少10021.一種x射線光學(xué)濾波器，包括至少一個x射線光學(xué)反射鏡，所述至少一個x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收具有第一x射線譜的多個x射線，通過多層反射或全外反射將所接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線分離成反射x射線和非反射x射線，并形成具有第二x射線譜的x射線束，所述x射線束包括所述反射x射線中的至少一些反射x射線和/或所述非反射x射線中的至少一些非反射x射線，其中，所述第一x射線譜具有的第一強度在預(yù)定立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，所述x射線束具有的第二強度在所述立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，所述第二強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第二強度在至少100eV寬的第二連續(xù)能量范圍內(nèi)小于或等于所述第一強度的10%,并且所述第二強度在至少2keV寬的第三連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第二連續(xù)能量范圍在所述第一連續(xù)能量范圍與所述第三連續(xù)能量范圍之間，其中，所述至少一個x射線光學(xué)反射鏡包括第一掠入射反射鏡和第二掠入射反射鏡，所述x射線束基本上由如下項組成：來自所述第一掠入射反射鏡的所述非反射x射線中的至少一些非反射x射線，和被引導(dǎo)用于輻照樣品的、從所述第二掠入射反射鏡反射的、來自所述第一掠入射反射鏡的所述反射x射線中的至少一些反射x射線中的至少一部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其中，所述第一掠入射反射鏡包括襯底和在所述襯底的表面上的涂層。3.一種執(zhí)行x射線熒光分析的方法，所述方法包括：接收具有第一能譜和第一空間分布的x射線，所述第一能譜具有作為能量的函數(shù)的第一強度；反射接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線，反射x射線具有第二能譜和第二空間分布，所述第二能譜具有是關(guān)于能量的函數(shù)的第二強度；通過多層反射和/或全外反射將所述反射x射線分離成沖擊樣品的第一部分和具有預(yù)定x射線能量范圍的第二部分，所述第一部分具有第三能譜，所述第三能譜在所述預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)具有第三強度，所述第三強度是關(guān)于能量的函數(shù)，所述第三強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第三強度在至少100eV寬的第二連續(xù)能量范圍內(nèi)小于或等于所述第一強度的10%,并且，所述第三強度在至少2keV寬的第三連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第二連續(xù)能量范圍在所述第一連續(xù)能量范圍與所述第三連續(xù)能量范圍之間；以及反射所述第二部分的一些x射線以沖擊所述樣品。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一部分的x射線中的至少一些x射線被配置成激發(fā)所述樣品內(nèi)的x射線熒光，所述x射線熒光包括在所述預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的x射線熒光線。至少一個x射線光學(xué)反射鏡，所述至少一個x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收具有第一x射線譜的多個x射線，并通過多層反射或全外反射將所接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線分離成反射x射線和非反射x射線，并形成x射線束，所述x射線束包括所述反射x射線中的至少一些反射x射線和/或所述非反射x射線中的至少一些非反射x射線，其中，所述第一x射線譜具有的第一強度在預(yù)定立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，所述x射線束具有第二x射線譜，所述第二x射線譜的第二強度在所述立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，所述第3二強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第二強度在至少100eV寬的第二連續(xù)能量范圍內(nèi)小于或等于所述第一強度的10%,并且，所述第二強度在至少2keV寬的第三連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于所述第一強度的50%,所述第二連續(xù)能量范圍在所述第一連續(xù)能量范圍與所述第三連續(xù)能量范圍之間，其中，所接收到的多個x射線包括具有所述第一x射線譜的接收的x射線束，并且所述至少一個x射線光學(xué)反射鏡包括：至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡，被配置成接收所述接收的x射線束的至少一部分，并反射所述接收的x射線束的該部分的x射線中的至少一些x射線以形成反射x射線束；以及至少一個第二x射線光學(xué)反射鏡，包括至少一個掠入射反射鏡，所述至少一個第二x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收來自所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡的至少一些x射線，透射包括從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線中的透射部分的透射x射線束，并反射從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線中的反射部分，其中，所述至少一個掠入射反射鏡包括第一掠入射反射鏡和第二掠入射反射鏡，所述第一掠入射反射鏡被配置成反射從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線的反射部分并朝向樣品透射所述透射x射線束，所述第二掠入射反射鏡被配置成朝向所述樣品反射從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線的反射部分中的一部分。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述透射x射線束的至少一部分被配置成輻照樣品并激發(fā)所述樣品內(nèi)的x射線熒光，所述x射線熒光從所述樣品發(fā)射并且包括在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的x射線熒光線。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括被配置成生成所述接收的x射線束的x射線源。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述接收的x射線束的該部分具有在5毫弧度至60毫弧度的范圍內(nèi)的第一發(fā)散角。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡反射的x射線具有在小于兩個毫弧度的范圍內(nèi)的第二發(fā)散角。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述接收的x射線束的該部分是發(fā)散的，并且從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡反射的x射線是準(zhǔn)直的。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，從所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡反射的x射線具有在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)基本上等于所述第一x射線譜的x射線譜。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡包括拋物面形狀的反射表面。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括至少一個擋光器，所述至少一個擋光器被配置成阻止所述接收的x射線束的不被所述至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡反射的第二部分貢獻于所述透射x射線束。14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個掠入射反射鏡包括襯底和在所述襯底的表面上的涂層，所述襯底包括選自由以下各項組成的組的至少一種材料：硅、石英、4[0002]本申請要求享有2018年9月4日提交的美國臨時申請第62/726,776號和2019年1月18日提交的美國臨時申請第62/794,281號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，每個申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。[0004]本申請總體涉及基于實驗室的x射線熒光分析系統(tǒng)和方法。背景技術(shù)[0005]在使用實驗室x射線源的x射線熒光(XRF)分析中，痕量元素的檢測和定量的主要限制是由于到達x射線檢測器并被x射線檢測器檢測到的入射x射線的彈性和非彈性(康普頓)散射而導(dǎo)致的背景影響(backgroundcontribution)。該背景影響在與感興趣的x射線熒光線的能量重疊的能量范圍內(nèi)延伸，并且是使x射線檢測器的信噪比降低的重要噪聲源。[0006]在一些常規(guī)的XRF系統(tǒng)中，通過將入射x射線束透射通過一個或多個薄箔濾波器來衰減以感興趣的x射線熒光線的能量范圍入射在樣品上的x射線，來減少背景影響。然而，這種透射濾波器傾向于僅在略高于濾波器材料的吸收邊緣上方的相對窄的能量范圍上有效。另外，這種透射濾波器還使到達樣品并激發(fā)x射線熒光線的較高能量軔致輻射x射線衰減，從而減少了期望的x射線熒光信號。在其他常規(guī)XRF系統(tǒng)中，通過從多層涂布表面(例如反射鏡；單色儀)反射入射x射線束來從入射x射線能譜濾掉背景影響，該多層涂布表面選擇性反射對應(yīng)能量范圍內(nèi)的x射線并使超出對應(yīng)能量范圍的x射線透射。經(jīng)反射的x射線被引導(dǎo)以照亮樣品，而透射的x射線偏離樣品和x射線檢測器傳播出去。發(fā)明內(nèi)容[0007]在本文中所公開的一個方面中，x射線光學(xué)濾波器包括至少一個x射線光學(xué)反射鏡。至少一個x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收具有第一x射線譜的多個x射線，通過多層反射或全外反射將接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線分離成反射x射線和非反射x射線，并形成x射線束，所述x射線束包括反射x射線中的至少一些反射x射線和/或非反射x射線中的至少一些非反射x射線，其中，第一x射線譜具有的第一強度在預(yù)定立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)。x射線束具有第二x射線譜，第二x射線譜具有的第二強度在該立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)，該第二強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于第一強度的50%,第二強度在至少100eV寬的第二連續(xù)能量范圍內(nèi)小于或等于第一強度的10%。[0008]在本文中所公開的另一方面中，提供了一種執(zhí)行x射線熒光分析的方法。方法包括接收具有第一能譜和第一空間分布的x射線。方法還包括反射接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線，反射x射線具有第二能譜和第二空間分布。方法還包括通過多層反射和/或全外反射將反射x射線分離成沖擊樣品的第一部分和具有預(yù)定x射線能量范圍的第二部分，第一部分具有第三能譜，第三能譜與第二能譜相比，在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的強度被降5[0009]在本文中所公開的另一方面中，x射線系統(tǒng)包括至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡，該至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收具有第一能譜的第一x射線束的至少一部分，并反射第一x射線束的該部分的x射線中的至少一些x射線以形成第二x射線束。x射線系統(tǒng)還包括至少一個第二x射線光學(xué)反射鏡，該至少一個第二x射線光學(xué)反射鏡包括至少一個鑲嵌晶體層、至少一個深度遞變的多層反射器和/或至少一個掠入射反射鏡，至少一個第二x射線光學(xué)反射鏡被配置成接收來自至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡的x射線中的至少一些x射線，透射第二x射線束并反射從至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線中的反射部分，所述第二x射線束包括從至少一個第一x射線光學(xué)反射鏡接收到的x射線的透射部分。第二x射線束具有第二能譜，第二能譜與第一能譜相比，在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的強度被降低。[0010]在本文中所公開的另一方面中，x射線系統(tǒng)包括被配置成生成x射線的至少一個x射線源。x射線系統(tǒng)還包括至少一個x射線光學(xué)元件，該至少一個x射線光學(xué)元件被配置成接收并聚焦來自至少一個x射線源的至少一些x射線。至少一個x射線光學(xué)元件包括至少一個襯底，該至少一個襯底包括表面和在該表面上的至少一個深度遞變的多層涂層。至少一個深度遞變的多層涂層被配置成基本上反射具有在第一能量范圍內(nèi)的能量的x射線并且基本上不反射第二能量范圍內(nèi)的能量的x射線，第二能量范圍與第一能量范圍不重疊。附圖說明[0011]圖1示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的可使用硬x射線檢測的生物學(xué)上重要的元素的示例(來自MJPushie等人，“生物系統(tǒng)的元素和化學(xué)特異性x射線熒光成像(Elementalandchemicallsystems)”,化學(xué)評論114:17(2014):8499-8541)。[0012]圖2A-2D示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例x射線光學(xué)系統(tǒng)。[0013]圖3A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例x射線光學(xué)系統(tǒng)。[0014]圖3B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖3A的x射線聚焦光學(xué)元件的示例至少一個襯底。[0015]圖3C示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖3A的x射線聚焦光學(xué)元件的示例至少一個層。[0016]圖4A示意性地圖示了電子碰撞x射線源在預(yù)定立體角范圍內(nèi)的示例理想化x射線譜，在立體角范圍內(nèi)的理想化常規(guī)箔濾波的Au目標(biāo)光譜。[0017]圖4B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的電子在預(yù)定立體角范圍內(nèi)碰撞x射線源的示例理想化x射線譜以及在立體角范圍內(nèi)的理想化“陷波(notch)”濾波的[0018]圖5A示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的以16.7毫弧度(0.93度)的入射角分別針對4.5nm和3nmd間距從x射線聚焦光學(xué)元件的橢圓形部分的下游端反射的兩個示例x射線譜。[0019]圖5B示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的以12.5毫弧度(0.72度)的入射角分別針對4.5nm和3nmd間距從x射線聚焦光學(xué)元件的橢圓形部分的上游端反射的兩個示例x射線譜。6[0020]圖6示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的在四條x射線激發(fā)能下的Fe、Cu和Zn的K線x射線熒光橫截面的表。[0021]圖7示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的使用5mm厚的Si濾波器抑制在P和SK線熒光下面的不希望的背景。[0022]圖8A-8D示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的x射線光學(xué)系統(tǒng)的各種其他示例。[0023]圖9A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的包括至少一個毛細(xì)管的示例第一x射線光學(xué)元件的橫截面圖。[0024]圖9B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的第一x射線束的示例第一x射線能譜。[0025]圖10A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例系統(tǒng)，在該示例系統(tǒng)中至少一個第二x射線光學(xué)元件包括至少一個x射線反射器。[0026]圖10B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖10A的第二x射線束的示例第二x射線能譜。[0027]圖11A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例系統(tǒng)，在該示例系統(tǒng)中至少一個第二x射線光學(xué)元件包括多個x射線反射器。[0028]圖11B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖11A的第二x射線束的示例第二x射線能譜。[0029]圖12A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例系統(tǒng)，在該示例系統(tǒng)中至少一個x射線反射器包括至少一個掠入射反射鏡。[0030]圖12B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖12A的第二x射線束的示例第二x射線能譜。[0031]圖13A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的包括第一x射線反射器和第二x射線反射器的示例系統(tǒng)。[0032]圖13B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的第二x射線束和從圖13A的第二x射線反射器反射的x射線的示例第二x射線能譜。[0033]圖14是根據(jù)本文中所描述的某些實施例的執(zhí)行x射線熒光分析的示例方法的流程具體實施方式[0034]x射線熒光(XRF)可以提供信息的一個示例領(lǐng)域是金屬在生物系統(tǒng)中的相互作用(例如金屬在生物過程中的作用；基于金屬的藥物)。通常發(fā)現(xiàn)這些痕量元素的濃度為百萬分之幾(ppm),并且在器官、組織、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平具有空間特異性。組織中的異常痕量元素分布與許多疾病(包括阿爾茨海默氏病、帕金森氏病、肌萎縮性側(cè)索硬化癥(ALS)、亨廷頓病)直接有關(guān)。最近的研究也將病狀(諸如關(guān)節(jié)炎和精神分裂癥)與人群中血清的異常痕量元素濃度聯(lián)系在一起，這正引起對患病組織中元素分布的興趣。另外，有希望的新的基于金屬的療法(例如抗癌和抗HIV)引起對金屬映射(mapping)能力的需求，以更好地理解藥物的體內(nèi)攝入并確定靶向策略。[0035]XRF先前已用于進行化學(xué)分析和元素成像，以用于生物標(biāo)本中的金屬映射?；诟?性能同步加速器的“微型XRF”能夠以細(xì)胞和亞細(xì)胞分辨率(例如幾微米至30nm)以及痕量級(例如低于百萬分之幾(ppm))的靈敏度和定量對生物組織進行元素分析。同步加速器XRF微型探針通常使用單色儀來限定單次入射的x射線能量，并使用大型同步加速器特定的光學(xué)器件(例如Kirkpatrick-Baez反射鏡或KB反射鏡)將x射線聚焦到0.5-5μm的光斑上。在約1.6μm分辨率下執(zhí)行的示例基于同步加速器的微型XRF研究分析了對癌細(xì)胞和非癌細(xì)胞中基于Pt的抗癌化學(xué)治療化合物的細(xì)胞內(nèi)定位以及Pt與Zn的關(guān)系，從而提供了Zn相關(guān)的解毒是對化學(xué)療法產(chǎn)生抗藥性的原因的見解。在另一示例研究中，在約4μm分辨率下執(zhí)行的基于同步加速器的微型XRF被用于確定失敗的髖關(guān)節(jié)植入物周圍Co與Cu的比例，這示出了失敗的植入物相比非失敗的植入物優(yōu)先分布Co,并且對此比率的分析可告知植入物選擇。在又一示例研究中，在約2μm分辨率下繪制了被診斷患有肺癌的人的指甲中富鐵區(qū)的空間密度。[0036]然而，這種微型XRF系統(tǒng)需要接入同步加速器設(shè)施，而這些同步加速器設(shè)施是昂貴的(例如，每個同步加速器設(shè)施花費高達10億美元),并且在數(shù)量上僅限于全世界的幾個中心。由于具有x射線熒光束線的這種設(shè)施的數(shù)量很少(例如每條束線可能花費超過1000萬美元),因此準(zhǔn)入競爭非常大。即使得到批準(zhǔn)，波束時間通常也被限制為一周或幾天，這是有問題的，因為它限制了可以分析的樣品數(shù)量和/或改變測量協(xié)議(例如，對樣品制備和/或樣品選擇的改進)的能力。當(dāng)然，還存在其他挑戰(zhàn)，包括前往同步加速器的物流和相關(guān)聯(lián)的費用。[0037]已經(jīng)被開發(fā)以廣泛地接入微型XRF分析的常規(guī)基于實驗室的XRF系統(tǒng)通常是基于電子轟擊實驗室x射線源，該電子轟擊實驗室x射線源會產(chǎn)生多色x射線譜，然后使用多毛細(xì)管x射線光學(xué)器件將其聚焦到約30-100μm的光斑大小。與同步加速器系統(tǒng)相比，這種常規(guī)系統(tǒng)限于較差的分辨率并且具有較低的靈敏度，這對于生物應(yīng)用中的對微量濃度的元素分析是有問題的。[0038]本文中所描述的某些實施例提供了一種系統(tǒng)(例如x射線熒光系統(tǒng)),該系統(tǒng)包括微結(jié)構(gòu)化的x射線源，該微結(jié)構(gòu)化的x射線源包括嵌入在導(dǎo)熱襯底(例如金剛石)中的至少一種目標(biāo)材料(例如Au),x射線源被配置成發(fā)射具有對應(yīng)于至少一種目標(biāo)材料的一條或多條特征x射線線的能量的x射線。系統(tǒng)還包括x射線光學(xué)器件，該x射線光學(xué)器件被放置成從x射線源接收x射線中的至少一部分。x射線光學(xué)器件包括軸向?qū)ΨQ的x射線聚焦光學(xué)器件，該軸向?qū)ΨQ的x射線聚焦光學(xué)器件的內(nèi)表面上具有深度遞變的多層涂層(例如在沿著x射線光學(xué)器件的縱軸的平面中具有橢圓形輪廓),該深度遞變的多層涂層被配置成基本上反射(例如具有大于30%的反射率；具有大于50%的反射率)具有在第一預(yù)定范圍內(nèi)的能量的x射線，基本上不反射(例如具有小于10%的反射率；具有小于5%的反射率)在第二預(yù)定范圍內(nèi)(例如在包括被分析的元素的熒光線的范圍內(nèi))的x射線，并將反射x射線聚焦到待分析的樣品[0039]本文中所描述的某些實施例提供了一種x射線光學(xué)器件，該x射線光學(xué)器件至少包括管(例如毛細(xì)管)的軸向?qū)ΨQ部分，該部分具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面的形狀(例如在沿著x射線光學(xué)器件的縱軸的平面中的橢圓形輪廓)被配置用于聚焦(例如利用源成像；利用源縮小；利用源放大)來自x射線源的x射線。軸向?qū)ΨQ部分的內(nèi)表面包括至少一個深度遞變的多層涂層，該至少一個深度遞變的多層涂層被配置成基本上反射具有在第一能量范圍內(nèi)的能量的x射線并且基本上不反射具有第二能量范圍內(nèi)的能量的x射線，該第二能量范圍與第一能量范圍不重疊。8[0040]本文中所描述的某些實施例提供了一種x射線熒光系統(tǒng)。系統(tǒng)包括至少一個x射線光學(xué)器件，該至少一個x射線光學(xué)器件被配置成接收具有第一能譜的第一x射線束的至少一部分，并反射第一x射線束的該部分的x射線中的至少一些x射線以形成第二x射線束。第二x射線束具有第二能譜。系統(tǒng)還包括至少一個光學(xué)元件(例如反射鏡),該至少一個光學(xué)元件被配置成接收第二x射線束的x射線中的至少一些x射線，以透射包括從第二x射線束接收到的x射線的透射部分的第三x射線束，并反射從第二x射線束接收到的x射線的反射部分。第三x射線束具有第三能譜，第三能譜與第二能譜相比，在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的強度被降低。[0041]本文中所描述的某些實施例提供了一種執(zhí)行x射線熒光分析的方法。方法包括：接收具有第一能譜和第一空間分布的x射線；并且反射接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線。反射x射線具有第二能譜和第二空間分布。方法還包括：透射反射x射線的第一部分以沖擊樣品；并且反射反射x射線的第二部分。第一部分具有第三能譜，第三能譜與第二能譜相比，在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的強度被降低。[0042]本文中所描述的某些實施例有利地裁剪入射在樣品上的x射線的能譜，以保持(例如基本上不影響)高于感興趣的x射線熒光能量范圍的能量的x射線的強度(例如通量)的同時降低(例如去除；切除)感興趣的x射線熒光能量范圍內(nèi)的x射線的強度(例如通量)。某些實施例通過降低在x射線熒光能量范圍內(nèi)的入射x射線的強度，減小了散射x射線在x射線熒光能量范圍內(nèi)對背景的影響。通過保持高于x射線熒光能量范圍的能量的入射x射線的強度，某些實施例維持(例如基本上不降低)激發(fā)樣品內(nèi)的x射線熒光的x射線強度。本文中所描述的某些實施例利用反射而不是吸收來降低感興趣的x射線熒光能量范圍內(nèi)的x射線的強度。[0043]本文中所描述的某些實施例有利地用作“陷波濾波器”,其中基本上阻止了在具有下限x射線能量和上限x射線能量的至少一個預(yù)定能量范圍內(nèi)的x射線沖擊樣品，而在至少一個預(yù)定能量范圍之外(例如，高于上限x射線能量的能量；高于上限x射線能量的能量和低于下限x射線能量的x射線)的x射線被允許傳播以沖擊樣品。[0044]本文中所描述的某些實施例有利地通過減少用于以足夠的信噪比執(zhí)行測量的數(shù)據(jù)采集時間來增加x射線熒光分析的吞吐量。例如，數(shù)據(jù)采集時間T可以表達為：TαB/F2,其中B是背景影響，并且F是x射線熒光信號。本文中所描述的某些實施例將背景影響B(tài)降低了約90%,而x射線熒光信號F僅降低了約10%,從而使得數(shù)據(jù)采集時間T降低了約88%。[0045]本文中所描述的某些實施例被配置成促進(例如改進)被配置用于痕量元素映射(例如在生物樣品中；在半導(dǎo)體樣品中；在地質(zhì)樣品中)的x射線熒光系統(tǒng)。在某些這種實施例中，使用第二拋物面光學(xué)器件將軔致輻射x射線束重新聚焦，并且掃描樣品以生成寬范圍元素的元素圖。本文中所描述的某些實施例提供了對被分析的痕量元素的更快速的分析和/或增加的靈敏度(例如通過改善信噪比),同時維持了期望的高空間分辨率(例如用于半導(dǎo)體應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)研究和其他應(yīng)用)。本文中所描述的某些其他實施例在不利用高空間分辨率的應(yīng)用(例如礦物勘探)中對被分析的痕量元素提供了更快速的分析和/或增加的靈敏度(例如通過改善信噪比)。[0046]某些其他實施例被配置成從來自第二元素(例如Cu)的第二x射線熒光線的影響確定來自第一元素(例如Hf)的第一x射線熒光線的影響，其中第一x射線熒光線和第二x射線9熒光線具有相似(例如基本上相同)的能量。例如，在半導(dǎo)體處理應(yīng)用中，陷波濾波器可以被配置成從入射x射線束中去除能量范圍9keV-9.6keV內(nèi)的x射線，并且包含Cu(例如在約9keV處具有K吸收邊緣并且在約8keV處具有Kα熒光線)和Hf(例如，在約9.6keV處具有L吸收邊緣并且在約8keV處具有Lα熒光線)兩者的樣品可以通過以下操作被分析：(i)利用阻止能量范圍內(nèi)的x射線沖擊樣品的陷波濾波器測量來自樣品的第一x射線熒光；(ii)在沒有阻止能量范圍內(nèi)的x射線沖擊樣品的陷波濾波器的情況下測量來自樣品的第二x射線熒光，并且(iii)比較第一x射線熒光和第二x射線熒光。本文中所描述的某些其他實施例被配置成有利地去除來自測量的x射線中的衍射峰的影響。本文中所描述的某些其他實施例被配置成減小(例如阻止；最小化)沖擊樣品的選定能量范圍內(nèi)的x射線的通量，同時允許在選定能量范圍之外的x射線沖擊樣品，從而有利地減小沖擊樣品(例如對高于預(yù)定閾值的輻射劑量敏感或易受其損壞的樣品)的總體x射線通量。[0047]關(guān)于生物系統(tǒng)，XRF分析通常是復(fù)雜的(例如不同元素的XRF在不同能量處被最大化),并且可能希望以盡可能高的靈敏度同時檢測多種元素。本文中所描述的某些實施例既產(chǎn)生與x射線目標(biāo)材料相關(guān)的強特征x射線能量，又產(chǎn)生多至x射線源的電子束的加速電壓[0048]本文中所描述的某些實施例提供了用于x射線熒光的系統(tǒng)和方法，以便以亞細(xì)胞分辨率進行化學(xué)分析和元素成像。如本文中所描述，某些這種實施例可以提供諸多優(yōu)點，這些優(yōu)點甚至超過了最近開發(fā)的實驗室微型XRF系統(tǒng)所提供的優(yōu)點，該最近開發(fā)的實驗室微型XRF系統(tǒng)并入了微結(jié)構(gòu)化的x射線源和雙拋物面x射線光學(xué)器件以實現(xiàn)小于10μm(例如8μm)的分辨率和ppm以下和飛克以下(絕對值)的檢測靈敏度。該基于實驗室的微型XRF系統(tǒng)已由各種研究人員應(yīng)用于廣泛范圍的生物學(xué)應(yīng)用，包括但不限于：腫瘤中的納米顆粒；病變鈣化組織(例如陰莖結(jié)石、腎結(jié)石和牙齒)中的痕量元素失調(diào)；對農(nóng)作物進行基因改造以改善營養(yǎng)攝入(例如鐵);頭發(fā)樣品中Zr、I、Cu和Sr的元素異常分布與糖尿病、自閉癥和癌癥的發(fā)生和發(fā)展的相關(guān)性；帕金森氏癥小鼠模型，以及趨向使用微型XRF和感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)創(chuàng)建的定量混合例程應(yīng)用。本文中所描述的某些實施例被配置成有利地在1.6μm分辨率下以比該系統(tǒng)在8μm分辨率下提供的速度快三倍的速度提供生物學(xué)上重要的元素的成像。本文中所描述的某些實施例有利地擴展了實驗室微型XRF系統(tǒng)用于對生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的生物學(xué)上重要的元素進行成像的用途，并加快了由于低同步加速器準(zhǔn)入而陷入瓶頸的生物醫(yī)學(xué)研究的步伐。[0049]本文中所描述的某些實施例被配置成提供與組織樣品中的金屬結(jié)合蛋白(例如金屬蛋白)相關(guān)的信息。已知占人體內(nèi)的所有蛋白質(zhì)的三分之一的金屬蛋白幾乎在每個生物途徑中都實施至少一個步驟。假定這些生理上重要的金屬的失調(diào)與多種疾病有關(guān)，這些疾病包括：門克氏和威爾遜氏病、神經(jīng)變性疾病(諸如阿爾茨海默氏病、側(cè)索硬化癥(ALS)、亨廷頓病、自閉癥)以及自體免疫疾病，諸如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、克羅恩氏病、格拉夫氏病和不孕癥。本文中所描述的某些實施例被配置成提供與其他元素相關(guān)的信息，這些元素以前在生物系統(tǒng)中沒有發(fā)現(xiàn)，但是有意地(例如藥品，已經(jīng)朝向基于無機的概念和金屬納米顆粒發(fā)展)或無意地(例如，通過環(huán)境暴露積累，通常是現(xiàn)代工業(yè)用途和污染的結(jié)果)正被引入到這種系統(tǒng)中，并且可能具有潛在的毒性作用。本文中所描述的某些實施例被配置成提供與針對金屬藥物的靶向和合理設(shè)計方法的開發(fā)相關(guān)的信息(例如與腫瘤、細(xì)胞和細(xì)胞器對金屬藥物的攝入相關(guān)的信息；與這種藥物的清除或解毒相關(guān)的信息；與這種藥物的有效性和/或?qū)@種藥物的耐藥性的發(fā)展相關(guān)的信息)。[0050]盡管生物樣本中的許多生物學(xué)上重要的元素的痕量級濃度較低(由于小探測體積中的少量金屬原子),但是本文中所描述的某些實施例提供了具有多倍長度的尺度分辨率的高空間分辨率成像信息(例如與理解生理上重要的元素和相關(guān)聯(lián)的分子的基礎(chǔ)生物學(xué)功能以及治療藥物或毒性元素的生物學(xué)途徑相關(guān)),諸如用于使組織和器官成像的細(xì)胞分辨率和用于使細(xì)胞成像的亞細(xì)胞分辨率。本文中所描述的某些實施例使得能夠以亞細(xì)胞分辨率和高靈敏度同時使多種元素成像，以提供與元素同對應(yīng)的生物分子(例如金屬蛋白)之間的關(guān)系相關(guān)的信息和/或結(jié)構(gòu)信息(諸如K)。例如，通過本文中所描述的某些實施例使痕量元素連同磷、硫和鉀的分布成像提供了與DNA(P)、蛋白質(zhì)(S)和細(xì)胞形狀(K)的空間相關(guān)性相關(guān)的信息。[0051]本文中所描述的某些實施例提供“同步加速器前”的篩選，其可告知樣品制備并確保同步加速器資源的有效利用，以及在超高分辨率(例如30nm-100nm)XRF研究之前選擇樣品。本文中所描述的某些實施例提供了對大量樣品(例如許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用所使用的樣品)的分析，以解釋統(tǒng)計學(xué)上的總體方差。本文中所描述的某些實施例提供了對由于樣品的專有性質(zhì)、樣品的危險性質(zhì)或其他原因而不能運輸?shù)狡渌O(shè)施(例如同步加速器)的樣品的分析。本文中所描述的某些實施例在各種條件下(例如，在一定范圍的靈活操作條件下，濕的、冷凍保存的、固定的和/或染色的；環(huán)境的；低溫的)適應(yīng)各種樣本大小和形狀中提供了高穿透性和實驗靈活性。本文中所描述的某些實施例提供了非破壞性x射線熒光分析，該非破壞性x射線熒光分析可以與相關(guān)(例如后續(xù)行動或隨訪)分析和/或以用于研究感興趣的元素的化學(xué)狀態(tài)的其他技術(shù)執(zhí)行的成像組合，這些技術(shù)包括但不限于：紅外和拉曼光譜/顯微鏡、分子質(zhì)譜(例如基質(zhì)輔助激光解吸/電離或MALDI)、二次質(zhì)譜x射線吸收光譜法。本文中所描述的某些實施例有利地提供了其他益處，包括但不限于：在絕對檢測極限內(nèi)同時檢測許多元素，并在環(huán)境條件下以自然狀態(tài)或接近自然狀態(tài)對樣本進行測量。本文中所描述的某些實施例提供了比質(zhì)譜成像技術(shù)(例如激光燒蝕感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜或LA-ICP-MS)高得多的空間分辨率，并且提供了比基于電子的技術(shù)高數(shù)量級的靈敏度和低的輻射劑量。[0052]本文中所描述的某些實施例被配置成提供對組織樣品中的以微量和痕量級濃度(例如百萬分之幾；0.1%或更少)存在的一種或多種生物學(xué)上重要的元素(例如在金屬結(jié)合蛋白中)的元素成像(例如關(guān)于空間分布的信息)。圖1示出了根據(jù)本文中所描述的某些實施例(參見MJPushie等人，“生物系統(tǒng)的元素和化學(xué)特異性x射線熒光成像(Elementaland論114:17(2014):8499-8541)的可使用硬x射線檢測的生物學(xué)上重要的元素的示例。如圖1中所示出，生物學(xué)上重要的元素可以包括：Zn的金屬蛋白);[0055]·由于現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)活動而廣泛分布的有毒或致癌元素(例如A1、Cr、As、Sr、11[0056]圖2A-2D示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的各種示例x射線光學(xué)系統(tǒng)10。圖2A的x射線光學(xué)系統(tǒng)10(例如x射線光學(xué)濾波器)包括至少一個x射線光學(xué)元件20(例如反射鏡)。在某些實施例中，至少一個x射線光學(xué)元件20包括至少一個襯底和在至少一個襯底上的至少一個層。至少一個x射線光學(xué)元件20被配置成接收具有第一x射線譜的多個x射線(例如第一x射線束12),通過多層反射(例如滿足來自多層和/或鑲嵌晶體層的布拉格反射條件的反射)或全外反射將接收到的x射線中的至少一些接收到的x射線分離成反射x射線和非反射x射線，其中，第一x射線譜具有的第一強度在預(yù)定立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)。至少一個x射線光學(xué)元件20還被配置成形成第二x射線束32,該第二x射線束包括反射x射線中的至少一些反射x射線和/或非反射x射線中的至少一些非反射x射線。第二x射線束32具有第二x射線譜，第二x射線譜具有的第二強度在該立體角范圍中是關(guān)于能量的函數(shù)。第二強度在至少3keV寬的第一連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于第一強度的50%,并且第二強度在至少100eV寬的第二連續(xù)能量范圍內(nèi)小于或等于第一強度的10%。在某些實施例中，第二強度在至少2keV寬的第三連續(xù)能量范圍內(nèi)大于或等于第一強度的50%,第二連續(xù)能量范圍在第一連續(xù)能量范圍與第三連續(xù)能量范圍之間。[0057]在某些實施例中，如由圖2B示意性地圖示，x射線光學(xué)系統(tǒng)10包括至少一個x射線源40,該至少一個x射線源被配置成生成第一x射線束12,并且至少一個x射線光學(xué)元件20被放置成接收來自至少一個x射線源40的x射線中的至少一部分(例如第一x射線束12中的至少一部分)。如圖2C和2D示意性圖示，在某些實施例中，第二x射線束32中的至少一部分被配置成輻照樣品50(例如生物樣品；半導(dǎo)體樣品；地質(zhì)樣品)并在激發(fā)樣品50內(nèi)x射線熒光52。x射線熒光52從樣品50發(fā)射，并且包括在預(yù)定x射線能量范圍內(nèi)的x射線熒光線。[0058]在某些實施例中，系統(tǒng)10還包括至少一個x射線檢測器60,該至少一個x射線檢測器被配置成檢測和測量從樣品50發(fā)射的x射線熒光52中的至少一部分。例如，至少一個x射線檢測器60可以包括能量色散檢測器，能量色散檢測器被配置成檢測從樣品發(fā)射的熒光x射線(例如以生成指示樣品的元素分布的圖像)。如圖2C示意性圖示，第二x射線束32沖擊樣品50的第一表面54,并且至少一個x射線檢測器60被放置成接收從樣品50的不同于第一表面54的第二表面56(例如第二表面56與第一表面54相背)發(fā)射的x射線熒光52。針對另一示例，如圖2D示意性圖示，第二x射線束32沖擊樣品50的第一表面54,并且至少一個x射線檢測器60被放置成接收從第一表面54(例如第一表面54中的一部分被第二x射線束32沖擊，并且x射線熒光52被至少一個x射線檢測器60從第一表面54中的同一部分和/或第一表面54中的不同部分接收)發(fā)射的x射線熒光52。與本文中所描述的某些實施例兼容的x射線檢測器60的示例由美國專利第9,874,531號、第9,823,203號、第9,719,947號、第9,594,036號、第9,570,265號、第9,543,109號、第9,449,781號、第9,448,190號和第9利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。[0059]圖3A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例x射線光學(xué)系統(tǒng)10。圖3A的示例x射線光學(xué)系統(tǒng)10包括：x射線源40,被配置成發(fā)射第一x射線束12;至少一個x射線光學(xué)元件20(例如反射鏡),被配置成接收第一x射線束12并形成和引導(dǎo)第二x射線束32以沖擊樣品50;以及至少一個x射線檢測器60,被配置成檢測(例如測量)從樣品50發(fā)射的熒光x射線。在某些實施例中，系統(tǒng)10集成有真空系統(tǒng)并且被配置成提供對樣品(例如凍干組織樣品；生物樣品；半導(dǎo)體樣品；地質(zhì)樣品)的元素成像。關(guān)于生物樣品，某些實施例的系統(tǒng)10高了近一個數(shù)量級)和高靈敏度(例如ppm)提供了微型XRF分析和成像，以用于檢測以痕量[0060]在某些實施例中，x射線源40包括至少一個微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42,該微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)具有在導(dǎo)熱襯底44(例如金剛石)上或嵌入在導(dǎo)熱襯底(例如金剛石)中的至少一種材料(例如Au)。至少一個微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42的至少一種材料被配置成在被電子46轟擊時發(fā)射具有超高源亮度的x射線(例如第一x射線束12),第一x射線束12通過至少一個窗口48從x射線源40發(fā)射。至少一個目標(biāo)42的至少一種材料被配置成發(fā)射能量比被分析的樣品50的一個或多個特吸收邊緣過高，因此對于針對這些示例元素的x射線熒光信號的產(chǎn)生，Au目標(biāo)材料的L線的如半峰全寬);包括金剛石的襯底44,該金剛石具有沿著電子束覆蓋區(qū)的長尺寸延伸的200個蝕刻溝槽(例如4μm深、1μm厚以及20μm寬);用至少一個目標(biāo)42的至少一種材料(例如Au)填充的溝槽；第一x射線束12,沿著電子束覆蓋區(qū)的長尺寸具有5°起飛角。與本文中所描述的某些實施例兼容的x射線源40的示例由美國專利第9,874,531號、第9,823,203號、第9,號和第9,390,881號公開，每個專利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。[0061]圖3A的示例至少一個x射線光學(xué)元件20包括軸向?qū)ΨQx射線聚焦光學(xué)元件70(例如反射鏡；反射鏡透鏡)和擋光器80。x射線聚焦光學(xué)元件70包括至少一個襯底72和在至少一個襯底72上的至少一個層74(例如深度遞變的多層涂層90),并且x射線聚焦光學(xué)元件70被配置成高效地收集從x射線源40(例如第一x射線束12)發(fā)射的x射線中的至少一些x射線，收集到的x射線具有特定的x射線能量(例如Au的特征L線)。x射線聚焦光學(xué)元件70還被配置成將收集到的x射線(例如基本上由反射x射線中的至少一些反射x射線組成的第二x射線束32)聚焦到待分析的樣品50上(例如以最大化信號；這些能量的聚焦通量至少增加13倍)。如圖3A中示意性圖示，擋光器80被放置在x射線聚焦光學(xué)元件70的縱軸上(例如在x射線聚焦光學(xué)元件70的上游端76處或附近；在x射線聚焦光學(xué)元件70的下游端78處或附近；在x射線聚焦光學(xué)元件70的上游；在x射線聚焦光學(xué)元件70的下游)。擋光器70被配置成阻止不由x射線聚焦光學(xué)元件70反射的x射線沖擊樣品50。與本文中所描述的某些實施例兼容的示例擋光器80由美國專利第9,874,531號、第9,823,203號、第9,719,947號、第9,594,036號、第9,570,265號、第9,543,109號、第9,449,781號、第9,448,190號和第9利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。[0062]圖3B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖3A的x射線聚焦光學(xué)元件70的示例至少一個襯底72。某些實施例的至少一個襯底72包括單個的、單元式元件。例如，至少一個襯底72可以包括中空的軸向?qū)ΨQ管或管(例如毛細(xì)管)的一部分，該中空的軸向?qū)ΨQ管或管的該部分沿著縱軸75延伸并且包括完全圍繞縱軸75(例如環(huán)繞縱軸75;在圍繞縱軸75延伸360度)延伸的內(nèi)表面73(例如反射鏡表面)。在某些其他實施例中，至少一個襯底72包括中空的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)的至少一部分(例如軸向?qū)ΨQ管的一部分),該結(jié)構(gòu)的至少一部分以僅部分地圍繞縱軸75(例如小于360度；在45度至360度的范圍內(nèi)；在45度至315度的范圍內(nèi)；在180度至360度的范圍內(nèi)；在90度至270度的范圍內(nèi))延伸的內(nèi)表面沿著縱軸75更多個),它們彼此分離(例如在各襯底部分之間具有間隔)并圍繞縱軸75分布，其中每個襯底部分的表面73至少部分地圍繞縱軸75并沿著縱軸75延伸。例如，多個襯底部分的表面73可以以在15度至175度的范圍內(nèi)、在30度至115度的范圍內(nèi)和/或在45度至85度的范圍內(nèi)的角度圍繞縱軸75延伸。[0063]在某些實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70的表面73被配置成通過在樣品50處以1:1成像生成x射線的x射線源40的部分(例如發(fā)射x射線的至少一個微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42上的源光斑),來聚焦x射線。在某些其他實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70的表面73被配置成通過在樣品50處放大(例如至少3倍；至少5倍；1:3;1:5)生成x射線的x射線源40的部分(例如發(fā)射x射線的至少一個微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42上的源光斑),來聚焦x射線。在某些其他實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70的表面73被配置成通過在樣品50處縮小(例如至少3倍；至少5倍；3:1;5:1)生成x射線的x射線源40的部分(例如發(fā)射x射線的至少一個微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42上的源光斑),來聚焦x射線。在某些實施例中，如由圖3B示意性圖示，表面73具有橢圓形輪廓形狀(例如在沿著縱軸的平面上),橢圓形輪廓形狀被配置用于源縮小(例如表面73收集并聚焦來自x射線源40的源光斑的x射線以產(chǎn)生源光斑的縮小圖像)。例如，x射線聚焦光學(xué)元件70可以被配置用于源縮小至少5倍(例如5:1縮小率；光斑大小減小5倍),這對應(yīng)于源光斑到x射線聚焦光學(xué)元件70的中心之間的距離與x射線聚焦光學(xué)元件70的中心到x射線聚焦光學(xué)元件70的焦點之間的距離的至少5:1的比率。在源光斑大小為8μm的情況下，x射線聚焦光學(xué)元件70將源縮小至少5倍，這產(chǎn)生等于或小于1.6μm的聚焦光斑大小。在某些其他實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70的源縮小率至少為3倍(例如3:1縮小率；光斑大小減小3倍；源光斑與x射線聚焦光學(xué)元件70的中心之間的距離為100mm并且x射線聚焦光學(xué)元件70的中心與x射線聚焦光學(xué)元件70的焦點之間的距離為30mm),從而針對約8μm-9μm的源光斑大小產(chǎn)生等于或小于2.7μm的聚焦光斑大小。在某些實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70的反射表面73的軸向?qū)ΨQ橢圓形部分具有近乎最小的表面誤差(例如大小小于200nm的表面誤差)和/或針對10μm的[0064]圖3C示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖3A的x射線聚焦光學(xué)元件70的示例至少一個層74.至少一個層74包括涂覆在至少一個襯底70的表面73上的至少一個深度遞變的多層90(例如超鏡)(例如使用原子層沉積(ALD)技術(shù)制造；使用濺鍍制造)。ALD和濺鍍是相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且由于其保形涂覆特性而被廣泛地使用(例如在制造高級集成電路時；在用于x射線單色儀的平坦襯底上制造多層時)。[0065]如圖3C中示意性地圖示，某些實施例的至少一個深度遞變的多層90包括多個層對92(例如在垂直于層的方向上交替的具有高原子序數(shù)材料和低原子序數(shù)材料的層對或雙層對)。層對的厚度彼此不同(例如相繼的高原子序數(shù)材料層之間的間距彼此不同)。例如，每個層對92可以包括第一層94(包括第一材料)和第二層96(包括第二材料)(例如Pt/Si層對；每個層對92的厚度(例如在基本上垂直于表面73的方向上；d間距)沿著基本上平行于表面73的方向基本上恒定。然而，沿著表面73的法線，層對被配置成集合或群組，其中每個群組中的層對72的厚度彼此不同。例如，各個群組的層對72的厚度可以從第一厚度(例如3nm)增加到第二厚度(例如4.5nm),其中更接近襯底72的表面的層組具有比離襯底72的表面更遠(yuǎn)的層組更薄的層厚度。[0066]在圖3C的示例深度遞變的多層90中，層對90的總數(shù)是240,由6個40個層對92的集合組成。從層對92a的第一集合98a(例如最接近表面73)到層對92的最后集合98f(例如最遠(yuǎn)離表面73),層對92的厚度逐漸增加(例如從3nm至4.5nm,每個集合大約增加0.3nm=3埃，其大約等于兩個原子層的厚度)。層對92的集合98a-98f之間的厚度差受原子大小的量子化性質(zhì)限制，并且不需要是精確的。例如，深度遞變的多層90可以包括6個40個Pt/Al?0?個W/Al?0?層對的集合，其中d間距在3nm至4.5nm的范圍內(nèi)，其中每個集合以大約0.3nm遞增。至少一個深度遞變的多層90與最廣泛用于單色儀的多層基本上不同。例如，對于單色儀，所有層對具有彼此相同的厚度。針對另一示例，單色儀中使用的典型的層對數(shù)量(例如在10與40之間)比深度遞變的多層90的層對92的總數(shù)(例如在100與500之間；在150與400之間；在200與300之間)至少少約3-4倍。[0067]在某些實施例中，x射線聚焦光學(xué)元件70還被配置成減小不希望的特定x射線能量處的背景影響(例如減小至少12倍),否則會掩蓋感興趣的痕量元素信號。該不希望的背景影響的主要成分是來自實驗室x射線源40的軔致輻射連續(xù)體。先前，已經(jīng)使用了兩種常規(guī)方法來最小化背景Bj,:(i)晶體或多層單色儀，以獲得具有窄能量帶寬的x射線激發(fā)束，但以基本上降低光通量為代價；以及(ii)光譜濾波器(例如箔),以吸收“不期望的”x射線中的一部分。然而，兩種常規(guī)方法都具有針對實驗室微型XRF的主要限制，特別是針對焦點光斑大小小于8μm的高分辨率應(yīng)用。單色儀方法僅提供了有限的通量，因為僅使用了x射線光譜中的一小部分(例如將僅使用一個x射線能量，諸如9.713keV的AuLa能量)。附加地，存在與以下相互矛盾的要求相關(guān)聯(lián)的技術(shù)挑戰(zhàn)：(i)通過大立體角收集x射線以獲得良好的聚焦x射線通量；以及(ii)需要與單色儀一起使用的高度準(zhǔn)直的x射線束，這在收集多個角入射的x射線以滿足要求(i)時變得更具挑戰(zhàn)性。因此，單色儀方法幾乎只在同步加速器處執(zhí)行，并且沒有實驗室微型XRF系統(tǒng)使用該方法。[0068]圖4A示意性地圖示了(i)包括Au目標(biāo)42的電子撞擊x射線源40在預(yù)定立體角范圍內(nèi)的示例理想化第一x射線譜，以及Fe、Cu和Zn的K邊緣吸收能量(分別處于7.11keV、8.98keV和9.66keV)和其對應(yīng)Kα特征x射線能量(分別處于6.4keV、8.05keV和8.64keV),以及(iii)在該立體角范圍內(nèi)并且對應(yīng)于第一x射線譜使用吸收光譜濾波器的示例理想化第二x射線譜，該吸收光譜濾波器包括在15μm厚的Cr箔，15μm厚的Cr箔放置在來自x射線源40的x射線的路徑中。K邊緣吸收能量是電離對應(yīng)元素的K層電子并生成特征K線熒光X射線所需的最小x射線能量。示例第一x射線譜包含Au目標(biāo)42和連續(xù)體軔致輻射(背景B,的主要成分)的清晰的特征L線。為了減少來自具有等于Fe、Cu和ZnKa線的能量的能量的x射線源40的x射線(例如軔致輻射x射線),光譜吸收濾波器包括具有低于FeKα線的電離能的濾波材于Fe、Cu和ZnKa線的x射線能量的帶寬中減小了透射通過吸收光譜濾波器的第二x射線譜的背景部分。然而，吸收光譜濾波器還顯著地將高于這些元素的K邊緣吸收能量的有用的x[0069]相比之下，圖4B示意性地圖示了本文中所描述的某些實施例的(i)在預(yù)定立體角對于第一x射線譜(例如入射到深度遞變的多層90的x射線的x射線譜)僅在特定帶寬內(nèi)降圖4B示意性圖示，第二x射線譜中僅背景[0070]在某些實施例中，x射線聚焦x射線光學(xué)元件70(例如包括至少一個襯底72和包括布拉格方程(2d·sinθ=λ),從深度遞變的多層90上的地點反射的x射線具有約45-50%的光譜帶寬。由深度遞變的多層90反射的最低x射線能量由最大入射角和最大厚度(例如d間距)(例如4.5nm)給定，該最大入射角處于x射線聚焦光學(xué)元件70的橢圓形部分的下游端786.4keV、8.05keV和8.64keV的三個熒光線在基本上沒有被x射線聚焦光學(xué)元件70的橢圓形部分反射的x射線能量的范圍內(nèi)。由具有4.5nm的厚度(例如d間距)的層對92的集合98在有3nm的厚度(例如d間距)的層對92的集合98在16.7毫弧度入射角下反射的x射線能量等于[0072]圖5B示出了以12.5毫弧度(0.76.4keV、8.05keV和8.64keV的三個熒光線在基本上沒有被x射線聚焦光學(xué)元件70的橢圓形90反射的x射線能量范圍(如圖5B的陰影區(qū)所示出)介于11.3keV至17keV的范圍，該范圍包Au的9.71keVL線不在該x射線能量范圍內(nèi)，但是下游的僅為一半(50%)反射鏡長度便具有的約50%。然而，該線的反射通量的相關(guān)聯(lián)損耗不只是4keV能量帶寬的寬范圍上的軔致輻射連續(xù)體的x射線通量的偏移。Au的最強L線的強度比在線的能量寬度(例如致輻射連續(xù)體高約1000倍，因此聚焦的第二x射線束32的x射線通量可能包含多達50%的軔CN112638261B高原子序數(shù)(Z)材料的常規(guī)聚焦光學(xué)器件實[0074]如在圖5A和5B的示例反射率光譜中所示出，x射線聚焦光學(xué)元件70針對5keV-(例如大約等于最小x射線反射率60%除以5%的比率的倍數(shù))。該背景抑制可以改善對生物元件70反射和聚焦的第二x射線譜包括AuL線和連續(xù)體，并且對于生成大的熒光橫截面和[0075]在某些實施例中，增加的x射線熒光信號和背景的減少的組合提供了信噪比和用大于大于K邊緣吸收能量的x射線能量的通量以增加熒光信號Fj,并且最小化背景Bj,,來最sqrt(B'j,)=3*Fj,k*T/*sqrt(Bj,在檢測器能量分辨帶上針對給定的特征x射線熒光線k積分的元素j的熒光x射線的總凈計數(shù)和計數(shù)率(計數(shù)/s),并且B'j,k和B,分別是在同一檢測器能量分辨率帶上積分的x射線熒[0078]本文中所描述的某些實施例有利地至少部分基于增加(例如最大化)x射線熒光信號(F?,)和/或減小(例如最小化)背景影響(B,)。[0079]由x射線微型XRF系統(tǒng)中的能量色散檢測器60檢測到的x射線熒光信號(Fj,)由以線k的x射線熒光橫截面，N是照亮體積中的元素j的原子數(shù)，Ω是檢測器立體角(以球面度施例有利地至少部分基于增加(例如最大化)入射的聚焦的x射線束通量F和/或增加(例如[0083]關(guān)于增加(例如最大化)入射的聚焦的x射線束通量F,可以將入射的聚焦的x射線通量F表達為：[0085]其中B是樣品處x射線源亮度B與定義為照亮樣品的[0086]本文中所描述的某些實施例有利地至少部分基于增加(例如最大化)x射線源亮度可以使用微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)x射線源40來實現(xiàn)高的源亮度(參見例如美國專利第9,874,531號、文),該微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)x射線源包括在陽極襯底44(例如金剛石)上或嵌入在陽極襯底中的微米大小的金屬目標(biāo)42。電子轟擊x射線源40的亮度B與陽極上的電子功率密度(這可以受陽光斑大小)內(nèi)以基本上比用于如常規(guī)源中所使用的塊狀金屬陽極的電子功率密度高的電子質(zhì)量密度)的金屬材料中與在金剛石襯底44(具有較低質(zhì)量密度)中的能量沉積率(與質(zhì)量密度成比例)的差異而引起的微米大小的金屬目標(biāo)42與周圍的金剛石襯底44之間的高的溫度梯度和/或(ii)小尺寸的微結(jié)構(gòu)目標(biāo)42具有微結(jié)構(gòu)目標(biāo)42與金剛石襯底44之間的最大接截面在很大程度上取決于入射x射線束E的能量[0089]其中Ej,是用于產(chǎn)生特征線k的元素j的光子電離能量。[0090]本文中所描述的某些實施例有利地至少部分基于選擇激發(fā)束的x射線能量以增加(例如最大化)量(E-Ej,)?3。例如，包括Au的微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)42可以提供用于增加許多元素的x射線激發(fā)能下的Fe、Cu和Zn(在圖6中用作基準(zhǔn)示例)的x射線熒光橫截面的表：兩條主要的AuL線(9.71keV和11.44keV)以及Cu和Mo的兩條特征K線，這些是在常規(guī)x射線源中廣泛使用的目標(biāo)材料。常規(guī)x射線源中的其他廣泛使用的目標(biāo)材料(諸如W和Cr)可能不適合預(yù)期的x射線L線具有高于Fe、Cu和Zn(例如三個生物學(xué)上重要的痕量元素)的K吸收邊緣的能量，并且具有比使用Mo目標(biāo)x射線源的特征K線的這些元素的熒光橫截面大三倍的大的熒光橫截面。因此，具有Au微結(jié)構(gòu)化目標(biāo)的x射線源可以提供顯著更好的光譜特性，以用于生成用于圖6中的三個生物學(xué)上重要的元素的x射線熒光信號。本文中將這三種元素(Fe、Cu、Zn)作為基準(zhǔn)元素進行討論，因為：1)這些元素以非常痕量的形式存在；以及2)由于與這些痕量元素的失調(diào)和性質(zhì)相關(guān)的各種病狀，各種生物醫(yī)學(xué)研究人員對這些元素中產(chǎn)生了特別的興趣。然而，如本文中所描述，利用Au微結(jié)構(gòu)化x射線源40的某些實施例也可以有益于許多其他感條或多條熒光線。[0091]關(guān)于減小背景影響(Bj,),在微型XRF系統(tǒng)中記錄的x射線譜的背景影響B(tài)j,由兩個主要因素引起：(i)被樣品50散射且由能量色散檢測器60檢測(并且在對應(yīng)熒光信號的相同能量帶寬內(nèi)具有能量)的入射x射線；以及(ii)能量色散檢測器60的不完全電荷收集，指定為峰與背景(P/B)比率。因為廣泛使用的能量色散檢測器60通常具有大的P/B比率(例如等于20,000),所以背景影響B(tài)j,k由微型XRF系統(tǒng)的被散射的入射x射線占主導(dǎo)地位。本文中所描述的某些實施例有利地至少部分基于減小(例如最小化)痕量級元素的(一個或多個)對應(yīng)熒光信號的能量帶寬內(nèi)的入射x射線來減小(例如最小化)Bj,,從而為生物相關(guān)的痕量元素實現(xiàn)了大的FOM。當(dāng)分析具有弱的x射線熒光信號(Fj,)的痕量元素時，Bj,的該減小可以是特別有利的。[0092]在某些實施例中，包括深度遞變的多層90的聚焦x射線光學(xué)元件70被配置成相對于常規(guī)聚焦x射線光學(xué)器件(例如包括具有單個Pt層的涂層的x射線光學(xué)器件)提供實質(zhì)性的改進。例如，包括深度遞變的多層90的聚焦x射線光學(xué)元件70可以包括以下屬性：[0094]·在小的1.6μm聚焦光斑大小的情況下，x射線熒光信號(F?,)的減小很小(例如減小了0.49倍)。Fj,的小的降低可能是由于以下因素組合：[0095]o由于多層的布拉格角反射比常規(guī)聚焦x射線光學(xué)元件的單個Pt涂層的臨界角大3倍，多層涂覆的聚焦x射線光學(xué)元件從x射線源收集x射線的立體角(表達式(3)中的NA2)增加了9倍；[0096]0多層反射率為45%(表達式(2)中的n),[0097]o焦點大小面積(表達式(3)中的L)減小了25倍，以及[0098]o由于具有Fe、Cu、Zn的較大熒光橫截面的AuL線，因此x射線熒光橫截面(表達式[0099]o將這些因子一起相乘會導(dǎo)致Fj,的凈改變?yōu)?9*0.45*3/25)=0.49。[0100]·由于在入射的聚焦的x射線束的能量范圍內(nèi)減小(例如減小超過12倍)軔致輻射[0101]·增加(例如至少增加3倍=0.492*12)FOM中的組合凈增益(參見例如表達式文中所描述的某些實施例可以以比常規(guī)系統(tǒng)短大約等于9倍乘以圖5A和5B中所示出的反射率)。由于分辨率高5倍(例如5:1縮小率),增加的收集立體角和背景抑制的組合益處可以通過探測面積/體積中P和S原子數(shù)量的25倍損耗[0105]圖8A-8D示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的x射線光學(xué)系統(tǒng)10的一個第一x射線光學(xué)元件22(例如反射鏡)和至少一個第二x射線光學(xué)元件24(例如反射鏡)。至少一個第一x射線光學(xué)元件22被配置成接收具有第一能譜的第一x射線束12中的至少一部分，并反射第一x射線束12中的該部分的x射線26中的至少一些x射線(例如x射線26可以成接收來自至少一個第一x射線光學(xué)元件22的x射線26中的至少一些x射線，透射包括從至少一個第一x射線光學(xué)元件22接收到的x射線26的透射(例如非反射和非吸收)部分的第二x射線束32,并反射從至少一個x射線光學(xué)元件22接收到的x射線26的反射部分34。與第一能性圖示，x射線光學(xué)系統(tǒng)10還可以包括x射線源40,該x射線源被配置成生成第一x射線束12,并且如圖8C和8D示意性圖示，x射線光學(xué)系統(tǒng)10還可以包括至少一個x射線檢測器60,該至少一個x射線檢測被配置成檢測來自樣品50(例如來自由第二x射線束32輻照的第一表面54和/或來自與由第二x射線束32輻照的第一表面54[0106]在某些實施例中，至少一個第一x射線光學(xué)元件22包括至少一個x射線聚光器(例如被配置成收集和引導(dǎo)x射線的至少一個x射線光學(xué)元件),該至少一個x射線聚光器具有被配置成接收第一x射線束12的x射線中的至少一些x射線并反射(例如在掠入射；全外反射時)第一x射線束12的接收到的x射線26中的至少一些接收到的x射線的反射界面區(qū)(例如表面)。在某些實施例中，至少一個第一x射線光學(xué)元件22是單元式的(例如單件)并且關(guān)于縱軸軸向?qū)ΨQ。例如，至少一個第一x射線光學(xué)元件22可以包括中空的軸向?qū)ΨQ管或管(例如毛細(xì)管)的一部分，該中空的軸向?qū)ΨQ管或管(例如毛細(xì)管)的一部分沿著縱軸延伸并且包括完全圍繞縱軸(例如環(huán)繞縱軸；在周圍縱軸延伸360度)延伸的內(nèi)表面(例如反射鏡表面)。在某些其他實施例中，至少一個第一x射線光學(xué)元件22包括中空的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)的至少一部分(例如軸向?qū)ΨQ管的一部分),該結(jié)構(gòu)的至少一部分以僅部分地圍繞縱軸(例如小于360度；在45度至360度的范圍內(nèi)；在45度至315度的范圍內(nèi)；在180度至360度的范圍內(nèi)；在90度至270度的范圍內(nèi))延伸的內(nèi)表面沿著縱軸延伸。在某些實施例中，至少一個第一x射線光學(xué)元件22包括多個部分(例如2個、3個、4個、5個、6個或更多個),它之間具有間隔)并圍繞縱軸分布，其中每個部分的表面至少部分地圍繞縱軸并沿著縱軸延伸。例如，多個部分的表面可以分別在縱軸周圍在15度至175度的范圍內(nèi)、在30度至115度的范圍內(nèi)和/或在45度至85度的范圍內(nèi)延伸一角度。在某些其他實施例中，至少一個第一x射線光學(xué)元件22包括繞縱軸定位的多個部分(例如包括多個毛細(xì)管的多毛細(xì)管透鏡)。[0107]圖9A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的包括至少一個毛細(xì)管120的示例第一x射線光學(xué)元件22的橫截面圖。圖9A的毛細(xì)管120(例如玻璃；石英；硅)是單元式的，并且具有關(guān)于毛細(xì)管120的縱軸124軸向?qū)ΨQ的內(nèi)表面122。在某些實施例中，內(nèi)表面122包括至少一個金屬層(例如Au;Pt;Ir),該至少一個金屬層被配置成促進x射線被內(nèi)表面122反射(例如通過增加全外反射的臨界角)。如圖9A示意性圖示，某些實施例的毛細(xì)管120包括拋物面形狀的反射界面區(qū)(例如內(nèi)表面122)。在某些其他實施例中，毛細(xì)管120包括下述反射界面區(qū)：該反射界面區(qū)具有二次函數(shù)形狀(例如拋物面形；橢圓形；雙曲面形)或近似二次函數(shù)形狀的部分。對于包括焦點的反射界面區(qū)的形狀(例如拋物面形；橢圓形；雙曲面形),在某些實施例中，x射線源40的至少一部分被放置在焦點處，而在某些其他實施例中，x射線源40相對于焦點移位。x射線源40可被放置成遠(yuǎn)離至少一個毛細(xì)管120的上游端125(例如在小于10cm的范圍內(nèi)的距離)。與本文中所描述的某些實施例兼容的毛細(xì)管反射光學(xué)器件120的示例由美國專利第9,874,531號、第9,823,203號、第9,594,036號、第9,570,265號、第9,543,109號、第9,449,781號、第9,448,190號和第9,390,881號公開，每個專利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。[0108]如圖9A示意性圖示，至少一個第一x射線光學(xué)元件22還可以包括沿著與至少一個毛細(xì)管120的縱軸124重合的線(例如在至少一個毛細(xì)管120的上游端125處或附近；在至少一個毛細(xì)管120的下游端127處或附近；在至少一個毛細(xì)管120的上游；在至少一個毛細(xì)管120的下游)放置的至少一個擋光器80。例如，如圖9A示意性圖示，第一x射線束12的第一部分沖擊毛細(xì)管120的內(nèi)表面122,并且x射線26被內(nèi)表面122反射(例如形成準(zhǔn)直的x射線束),而第一x射線束12的第二部分傳播通過毛細(xì)管120的中心區(qū)并且不沖擊毛細(xì)管120的內(nèi)表面122。某些實施例的至少一個擋光器80包括對x射線不透明的至少一種材料(例如鉛),并且至少一個擋光器80被配置成阻止(例如阻擋)第一x射線束12的第二部分對x射線26的貢獻。在某些實施例中，x射線26在垂直于縱軸124的平面上形成具有環(huán)形橫截面形狀的x射線束。[0109]在某些實施例中，x射線26在至少一個第一x射線光學(xué)元件22的下游端127處形成具有在小于3mm的范圍內(nèi)(例如在1mm與3mm之間的范圍內(nèi))的束大小(例如外徑)的x射線束。的(例如具有在5毫弧度至60毫弧度的范圍內(nèi)的第一發(fā)散角),并且某些實施例的x射線26形二發(fā)散角)。圖9B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的第一x射線束12(例如第一x射線束12的第一x射線能譜不同的x射線能譜(例如由于針對至少一個第一x射線光學(xué)[0110]圖10A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例系統(tǒng)10,在該系統(tǒng)中至少一個第二x射線光學(xué)元件24包括至少一個x射線反射器130(例如包括至少一個鑲嵌晶體層和/或至少一個深度遞變的多層)。圖10B示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖10A的第二x射線束32(例如透射通過至少一個x射線反射器130的x射線)的示例第二x射線能譜。圖11A示意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的示例系統(tǒng)10,其意性地圖示了根據(jù)本文中所描述的某些實施例的圖11A的第二x射線束32(例如透射通過多述的某些實施例的示例系統(tǒng)10,其中至少一個x射線反射器130包括至少一個掠入射反射透射通過至少一個x射線反射器130的x射線)的示例第二x射線能譜。圖10A-10B和圖11A-11B的至少一個x射線反射器130可以包括至少一個鑲嵌晶體層、至少一個深度遞變的多層[0111]至少一個x射線反射器130被配置成反射x射線26中具有在至少一個預(yù)定能量范圍內(nèi)的能量的第一部分132,并且透射x射線26中具有在至少一個預(yù)定能量范圍之外的能量的x射線束32,第二x射線束32基本上由透射通過至少一個x射線反射器130的非反射x射線中一個鑲嵌晶體層的示例材料包括但不限于高度定向的熱解石墨(HOPG)或高度對準(zhǔn)的熱解少一個鑲嵌晶體層和襯底的某些實施例的x射線反射器130的厚度在0.5mm至3mm的范圍內(nèi)，吸收低于預(yù)定的上限(例如小于20%;小于10%;小于5%;小于3%)。在某些實施例中，至少鑲嵌晶體層被定向以使得至少一個鑲嵌晶體層的表面相對于x射線26(例如相對于包括x射[0113]沖擊鑲嵌晶體層的x射線26中的至少第一部分132滿足針對鑲嵌晶體層的晶體部分中的至少一些晶體部分的布拉格反射條件。布拉格反射條件可以表達為：2d·sinθ=n·λ,其中d是晶體部分的晶體平面(例如碳層)之間的晶面間距，0是x射線相對于晶體部分的晶體平面的入射角，n是反射的整級數(shù)，并且λ是入射x射線的波長(其中x射線波長與x射線晶體層的晶體部分中的至少一些晶體部分的布拉格反射條件的x射線26中的第一部分132被鑲嵌晶體層反射。不滿足鑲嵌晶體層的任何晶體部分的布拉格反射條件的x射線26中的其余部分沒有被鑲嵌晶體層反射，而是透射通過鑲嵌晶體層(例如基本上沒有衰減),從而形成第二x射線束32。[0114]在某些實施例中，