En la óptica refractiva, los rayos X se guían por refracción en las superficies entre materiales diferentes. Este efecto se describe mediante la ley de Snell. En el caso de los rayos X, la diferencia entre el índice de refracción y uno se denomina decremento del índice. Como el decremento del índice para los rayos X para todos los materiales es sólo ligeramente inferior a uno, se necesitan cientos de elementos de lente bien alineados con radios de curvatura muy pequeños para formar una lente refractiva de rayos X con una distancia focal en el rango inferior a un metro (fig. 1). Para la luz visible, el índice de refracción es claramente mayor que uno para los materiales de las lentes y las lentes de enfoque son más gruesas en su centro que en sus bordes, lo que da lugar a su forma típicamente biconvexa. Debido a que el índice de refracción es menor que uno para los rayos X, las lentes de enfoque son más delgadas en el centro que en los bordes, lo que da lugar a una forma bicóncava. Una geometría parabólica de las superficies refractoras es muy adecuada para enfocar los rayos X que inciden en la lente paralelamente al eje óptico. Las superficies parabólicas evitan la aberración esférica (=cuando los rayos tienen una distancia focal más corta al aumentar la distancia al eje óptico).
Fig. 1: Elemento de lente única con distancia focal larga f1 (arriba) y CRL con distancia focal corta f2 (abajo)
For thin lenses the focal length f can be calculated as
con el radio de curvatura R y el número de elementos de lente N. Cuando la longitud de lente L está en el rango de la distancia focal, se puede aplicar la fórmula para una lente gruesa formada por elementos de lente idénticos situados uno cerca del otro:
En la tabla 1 se enumeran algunos parámetros típicos de los CRL.
| Parámetro | Símbolo |
Valores típicos |
| Energía fotónica | Ephoton | 5-100 keV |
| Decremento del índice de refracción | δrefractiv(λ)=1-n | 10-5 a 10-9 |
| Abertura de entrada | ACRL |
50 µm a 2 mm |
| Apertura numérica | NACRL | ≤10-3 |
| Distancia focal de entrada y salida | f1, f2 | 5 mm a metros |
|
Materiales utilizados para las lentes: |
- |
Be, C (diamante, carbono vítreo), Si, SU-8 (resist), Al, Ni |
| Diámetro del haz | dU, CRL | 30 µm a 2 mm |
Table 1: Parámetros típicos de los CRL [VDI 2007b]
| [VDI 2007b] | VDI/VDE 5575 Blatt 7:2007-12 Röntgenoptische Systeme, Refraktive Röntgenoptiken (X-ray optical systems; Refractive X-ray optics), Berlin, Beuth Verlag, 2007 |