本發(fā)明涉及光學(xué)，特別涉及一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、微孔光學(xué)元件(micro?pore?optics，簡稱mpo)是一種基于龍蝦眼仿生學(xué)設(shè)計(jì)的x射線掠入射聚焦光學(xué)元件。它通常是由鉛玻璃材質(zhì)制作而成的球面薄片，內(nèi)部整齊排列著上百萬個微米級的正方形通孔(即微孔)，具有視場大、重量輕的特點(diǎn)，是目前能在工程上有效實(shí)現(xiàn)均勻、大視場的x射線聚焦的核心元件。

2、微孔光學(xué)元件的x射線成像原理要求元件上的所有微孔指向同一個中心點(diǎn)，同時出于對光學(xué)元件有效面積等性能指標(biāo)的考慮，對鏡片的厚度提出了限制。在實(shí)際應(yīng)用過程中，厚度低的微孔光學(xué)元件受到外力影響容易產(chǎn)生形變，從而導(dǎo)致微孔指向發(fā)生變化，進(jìn)而使得元件的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(point?spread?function，簡稱psf)形變，對x射線的成像質(zhì)量降低。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中尚缺乏解決微孔光學(xué)元件整體形變問題的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的微孔光學(xué)元件易于受到外力發(fā)生形變的問題，從而提供一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，包括外層微孔光學(xué)元件1和內(nèi)層微孔光學(xué)元件2；所述外層微孔光學(xué)元件1和內(nèi)層微孔光學(xué)元件2均為球面薄片，且所述外層微孔光學(xué)元件1的內(nèi)表面貼合在所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的外表面；

4、所述外層微孔光學(xué)元件1的厚度大于所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的厚度；

5、所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔的數(shù)量少于所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔的數(shù)量，且所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔的橫截面的邊長大于所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔的橫截面的邊長；

6、所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔與所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔均指向同一球心位置。

7、上述技術(shù)方案中，所述外層微孔光學(xué)元件1的厚度大于等于1毫米且小于等于5毫米；所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的厚度大于等于0.1毫米且小于等于2毫米。

8、上述技術(shù)方案中，所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔的內(nèi)壁包含有用于反射x射線的膜；所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔的內(nèi)壁包含有用于反射x射線的膜。

9、上述技術(shù)方案中，所述外層微孔光學(xué)元件1的外表面包含有用于遮擋除x射線之外的其他波段的光的膜。

10、本發(fā)明還提供了一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，用于制備所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，方法包括：

11、制備平面狀的第一微孔光學(xué)元件101；其中，所述第一微孔光學(xué)元件101的厚度大于等于1毫米且小于等于5毫米；所述第一微孔光學(xué)元件101中的微孔的橫截面邊長大于等于80微米且小于等于500微米；

12、制備平面狀的第二微孔光學(xué)元件102；其中，所述第二微孔光學(xué)元件102的厚度大于等于0.1毫米且小于等于2毫米；所述第二微孔光學(xué)元件102中的微孔的橫截面邊長大于等于10微米且小于等于30微米；

13、對所述第一微孔光學(xué)元件101進(jìn)行球面熱成型，然后對熱成型后的球面內(nèi)表面進(jìn)行研磨加工，以使得球面內(nèi)表面符合設(shè)計(jì)曲率要求，得到球面薄片狀的外層微孔光學(xué)元件1；

14、以所述外層微孔光學(xué)元件1的內(nèi)表面為襯底，對所述第二微孔光學(xué)元件102進(jìn)行球面熱成型，得到與所述外層微孔光學(xué)元件1內(nèi)表面相貼合的內(nèi)層微孔光學(xué)元件2；

15、對所述外層微孔光學(xué)元件1和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，得到雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件。

16、上述技術(shù)方案中，所述對所述外層微孔光學(xué)元件1和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，包括：

17、對所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔的內(nèi)壁鍍用于反射x射線的膜；

18、對所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔的內(nèi)壁鍍用于反射x射線的膜。

19、上述技術(shù)方案中，所述對所述外層微孔光學(xué)元件1和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，還包括：

20、對所述外層微孔光學(xué)元件1的外表面鍍用于遮擋除x射線之外的其他波段的光的膜。

21、本發(fā)明又提供了一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，用于制備所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，方法包括：

22、制備平面狀的第一微孔光學(xué)元件101；其中，所述第一微孔光學(xué)元件101的厚度大于等于1毫米且小于等于5毫米；所述第一微孔光學(xué)元件101中的微孔的橫截面邊長大于等于80微米且小于等于500微米；

23、制備平面狀的第二微孔光學(xué)元件102；其中，所述第二微孔光學(xué)元件102的厚度大于等于0.1毫米且小于等于2毫米；所述第二微孔光學(xué)元件102中的微孔的橫截面邊長大于等于10微米且小于等于30微米；

24、將所述第一微孔光學(xué)元件101與所述第二微孔光學(xué)元件102貼合在一起，得到第一結(jié)合體；

25、對所述第一結(jié)合體進(jìn)行球面熱成型，得到第二結(jié)合體；其中，所述第二結(jié)合體包括外層微孔光學(xué)元件1和內(nèi)層微孔光學(xué)元件2，所述外層微孔光學(xué)元件1和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2均為球面薄片，且所述外層微孔光學(xué)元件1的內(nèi)表面貼合在所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的外表面；所述外層微孔光學(xué)元件1由所述第一微孔光學(xué)元件101熱成型得到，所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2由所述第二微孔光學(xué)元件102熱成型得到；

26、對所述第二結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，得到雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件。

27、上述技術(shù)方案中，所述對所述第二結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，包括：

28、對所述外層微孔光學(xué)元件1的微孔的內(nèi)壁鍍用于反射x射線的膜；

29、對所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件2的微孔的內(nèi)壁鍍用于反射x射線的膜。

30、上述技術(shù)方案中，所述對所述第二結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，還包括：

31、對所述外層微孔光學(xué)元件1的外表面鍍用于遮擋除x射線之外的其他波段的光的膜。

32、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

33、本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件能夠在保證有效面積等x射線光學(xué)性能的前提下增大元件的厚度，從而有效減少微孔光學(xué)元件的整體形變，進(jìn)一步優(yōu)化微孔光學(xué)元件的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，提高x射線成像角分辨率。

技術(shù)特征：

1.一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，包括外層微孔光學(xué)元件(1)和內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)；所述外層微孔光學(xué)元件(1)和內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)均為球面薄片，且所述外層微孔光學(xué)元件(1)的內(nèi)表面貼合在所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)的外表面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，所述外層微孔光學(xué)元件(1)的厚度大于等于1毫米且小于等于5毫米；所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)的厚度大于等于0.1毫米且小于等于2毫米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，所述外層微孔光學(xué)元件(1)的微孔的內(nèi)壁包含有用于反射x射線的膜；所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)的微孔的內(nèi)壁包含有用于反射x射線的膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，所述外層微孔光學(xué)元件(1)的外表面包含有用于遮擋除x射線之外的其他波段的光的膜。

5.一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，用于制備權(quán)利要求1至4之一所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，其特征在于，所述對所述外層微孔光學(xué)元件(1)和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)的結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，其特征在于，所述對所述外層微孔光學(xué)元件(1)和所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件(2)的結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，還包括：

8.一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，用于制備權(quán)利要求1至4之一所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，其特征在于，方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，其特征在于，所述對所述第二結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件的制備方法，其特征在于，所述對所述第二結(jié)合體進(jìn)行沉積鍍膜，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種雙層結(jié)構(gòu)的微孔光學(xué)元件，包括外層微孔光學(xué)元件和內(nèi)層微孔光學(xué)元件；外層微孔光學(xué)元件和內(nèi)層微孔光學(xué)元件均為球面薄片，且外層微孔光學(xué)元件的內(nèi)表面貼合在所述內(nèi)層微孔光學(xué)元件的外表面；外層微孔光學(xué)元件的厚度大于內(nèi)層微孔光學(xué)元件的厚度；外層微孔光學(xué)元件的微孔的數(shù)量少于內(nèi)層微孔光學(xué)元件的微孔的數(shù)量，且外層微孔光學(xué)元件的微孔的橫截面的邊長大于內(nèi)層微孔光學(xué)元件的微孔的橫截面的邊長；外層微孔光學(xué)元件的微孔與內(nèi)層微孔光學(xué)元件的微孔均指向同一球心位置。

技術(shù)研發(fā)人員：張臣,賈振卿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院國家天文臺
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23