納米成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，納米成像技術(shù)應(yīng)用廣泛，受到人們的高度重視。為符合高空間分辨納米成像的技術(shù)要求，現(xiàn)有的納米成像設(shè)備大都采用同步輻射光源，因?yàn)橥捷椛涔庠吹膹?qiáng)度高，可以通過單色器將同步輻射光單色化。
[0003]但是，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn):同步輻射裝置體積龐大，造價昂貴，且數(shù)量有限，不便廣泛使用。另外，由于實(shí)驗(yàn)室普通微焦斑光源的功率低，直接通過實(shí)驗(yàn)室普通X射線光源進(jìn)行高分辨的納米成像，其成像效率會很低。由于高功率和微焦斑是一對矛盾，即:若光源焦斑小，則功率就會降低，若功率高，則光源焦斑就會大。簡單來講，這主要是因?yàn)楣β噬吡撕?，若光源焦斑太小的話，靶心就會被融化掉。因此，如何獲取微焦斑且高功率的光源至今為止也沒有得到很好的解決，也是本申請發(fā)明人一直致力解決的技術(shù)難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提出一種納米成像系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效納米成像的同時降低設(shè)備成本，并提升設(shè)備的功能和壽命。
[0005]進(jìn)一步來講，本實(shí)用新型實(shí)施例提出的納米成像系統(tǒng)包括:X射線光源；毛細(xì)管X光透鏡，其入口焦距處設(shè)置所述X射線光源，用于收集并會聚所述X射線光源發(fā)出的X射線束，所述毛細(xì)管X光透鏡的出口焦距處形成微焦斑；彎晶聚焦器，其入口焦斑與所述毛細(xì)管X光透鏡的微焦斑位置重合形成共聚焦結(jié)構(gòu)，并在出口焦斑處形成單色微焦斑；所述彎晶聚焦器的出口焦斑處放置有樣品；所述彎晶聚焦器的入口端或出口端處配置有調(diào)節(jié)器，用于擋住入射或出射于所述彎晶聚焦器的中間部分X射線；放大器，設(shè)置于所述樣品之后的光路上，用于會聚并放大所述樣品的成像信號；探測器，設(shè)置在所述放大器之后，用于探測并收集所述樣品的成像信號。
[0006]可選地，在一些實(shí)施例中，所述X射線光源為X射線光管發(fā)射的X射線束，所述X射線光管的靶材為鉬、銀或鎢中的任一種；和/或，所述X射線光源的功率范圍為I?3000瓦。
[0007]可選地，在一些實(shí)施例中，所述毛細(xì)管X光透鏡為X射線會聚透鏡；所述毛細(xì)管X光透鏡由單根單毛細(xì)管構(gòu)成；或者，所述毛細(xì)管X光透鏡由多根單毛細(xì)管構(gòu)成，沿垂直于其中心線方向的橫截面為正六邊形，沿其長度方向上的截面空間橢球曲面段。
[0008]可選地，在一些實(shí)施例中，所述毛細(xì)管X光透鏡中位于其中心位置的一根單毛細(xì)管所在的層數(shù)定義為第一層，從內(nèi)向外第η層中單毛細(xì)管的數(shù)目為6 (η-1)，且η > I ;和/或，所述毛細(xì)管X光透鏡的長度范圍為2?20厘米，入口端直徑范圍為I?40毫米，出口端直徑范圍為I?8毫米，最大尺寸直徑/對邊距Dmax的范圍為3?90毫米，入口焦距f !的范圍為20?120毫米，出口焦距&的范圍為2?70毫米。
[0009]可選地，在一些實(shí)施例中，所述彎晶聚焦器在沿其中心對稱線方向上的截面為旋轉(zhuǎn)橢球面段，沿垂直于其中心線方向的截面為圓形；其中，所述彎晶聚焦器由分離的多塊彎曲晶體或整塊彎晶構(gòu)成。
[0010]可選地，在一些實(shí)施例中，所述彎晶材料為硅、鍺或氟化鋰中的任一種；和/或，所述彎晶聚焦器的長度范圍為I?200毫米、入口焦距F的范圍可為15?600毫米、出口焦距f的范圍可為I?400毫米、入口端直徑D的范圍可為I?20毫米、出口端直徑d的范圍可為I?10毫米。
[0011]可選地，在一些實(shí)施例中，所述彎晶聚焦器的長度為30毫米，入口直徑為13毫米，出口直徑為6毫米；和/或，所述毛細(xì)管X光透鏡的長度L為62毫米，入口端的直徑Din為13毫米，出口端的直徑D-為2毫米；其中，在17.4keV能量點(diǎn)，透鏡入口焦距f 71毫米，出口焦距f2為15毫米，焦斑直徑為22微米，功率密度放大倍數(shù)為9000。
[0012]可選地，在一些實(shí)施例中，所述X射線光源、所述毛細(xì)管X射線平行束透鏡、彎晶聚焦器及所述放大器共光軸設(shè)置。
[0013]可選地，在一些實(shí)施例中，所述放大器為波帶片，所述波帶片的最外層透射X射線圓環(huán)的直徑與離開所述彎晶聚焦器出口焦斑的X射線束的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)相匹配；波帶片最外層透射X射線圓環(huán)的寬度范圍為I?500納米；和/或，所述X射線探測器為空間分辨探測器，空間分辨范圍為I?50微米，能量探測范圍為10?80keV。
[0014]可選地，在一些實(shí)施例中，上述納米成像系統(tǒng)還可包括:分析終端，與所述探測器連接，用于對所述樣品的成像信號進(jìn)行納米成像分析。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型各實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]采用本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案后，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的納米成像系統(tǒng)采用具有高功率密度增益的毛細(xì)管X光透鏡，結(jié)合彎晶聚焦器，使X射線從大焦斑光源出來后，被毛細(xì)管X光透鏡會聚成微焦斑，X射線離開該微焦斑后，被彎晶聚焦器單色并且再次會聚，得到直徑更小的并且單色的X射線微焦斑，從而基于實(shí)驗(yàn)室普通X光源獲取適合高效納米成像的單色光，降低高效納米成像技術(shù)對X射線源功率的要求，實(shí)現(xiàn)利用低功率的光源進(jìn)行高效納米成像，同時降低納米成像系統(tǒng)的設(shè)備成本，使其便于推廣。
[0017]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例充分利用毛細(xì)管X光透鏡和彎晶聚焦器的特點(diǎn)，采用共聚焦結(jié)構(gòu)對設(shè)備的功能和壽命都有很大的改善，進(jìn)而提高成像設(shè)備的成像分析效率。
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例的更多特點(diǎn)和優(yōu)勢將在之后的【具體實(shí)施方式】予以說明。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本實(shí)用新型實(shí)施例一部分的附圖用來提供對本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的納米成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中毛細(xì)管X光透鏡的示意圖；
[0022]圖3為圖2中毛細(xì)管X光透鏡沿垂直于其中心線的剖面示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中彎晶聚焦器的結(jié)構(gòu)及光路示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中彎晶聚焦器沿垂直于其中心線的剖面示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]IX射線光源
[0027]2X射線束
[0028]3毛細(xì)管X光透鏡
[0029]4微焦斑
[0030]5調(diào)節(jié)器
[0031]6彎晶聚焦器
[0032]7單色微焦斑
[0033]8放大器
[0034]9探測器
[0035]10彎晶
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0037]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0038]相對于同步輻射光源來講，由于普通微焦斑光源的功率低，通過這種低功率光源得到的單色光用于高分辨納米成像技術(shù)時，成像效率也會很低。因此，為克服上述缺點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)高效率的納米成像，本實(shí)用新型實(shí)施例采用具有高功率密度增益的毛細(xì)管X光透鏡會聚大焦斑較高功率的普通X射線光源的發(fā)散X射線得到微焦斑，使微焦斑被彎晶會聚器會聚和單色得到更小的單色微焦斑，該單色微焦斑照射在樣品上，從而實(shí)現(xiàn)高分辨和高效率的納米成像。
[0039]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的各實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0040]參照圖1，其示出了本實(shí)施例提出的一種納米成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，該納米成像系統(tǒng)包括:x射線光源1、毛細(xì)管X光透鏡3、調(diào)節(jié)器5、彎晶聚焦器6、放大器8、以及探測器9。
[0041]如圖1所示，X射線光源I位于毛細(xì)管X光透鏡3的入口焦距處。毛細(xì)管X光透鏡3用于收集并會聚X