一種光柵、制造方法和輻射成像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光柵、制造方法和輻射成像裝置，該光柵包括：設有若干個柵格的第一柵格片和與所述第一柵格片相同的第二柵格片；所述第一柵格片與格片第二柵格片疊加，所述第一柵格片的柵格與所述第二柵格片的柵格平行；所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位，所述第一柵格片的柵格不完全遮擋所述第二柵格片的柵格間隙。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，通過物理方式形成柵格片，將兩片柵格片疊加的方式組合形成光柵。本發(fā)明采用物理成型工藝實現(xiàn)了光柵的加工，從而大幅降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。
【專利說明】
一種光柵、制造方法和輻射成像裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種光柵、制造方法和輻射成像裝置，屬于輻射成像技術領域。
【背景技術】
[0002]光柵是一種以柵線距離為基準進行測量的儀器。根據(jù)形成莫爾條紋原理的不同，可分為幾何光柵(幅值光柵)和衍射光柵(相位光柵)。微米級和亞微米級的光柵測量是采用幾何光柵，光柵柵距為100 μ m至20 μ m，遠大于光源光波波長，衍射現(xiàn)象可以忽略，當兩塊光柵相對移動時產(chǎn)生低頻拍現(xiàn)象形成莫爾條紋，其測量原理稱為影像原理。納米級的光柵測量是采用衍射光柵，目前光柵柵距為SymS 4 μm，柵線的寬度與光的波長很接近，產(chǎn)生衍射和干涉現(xiàn)象形成莫爾條紋，其測量原理稱為干涉原理。
[0003]光柵包括光線透過部(以下可簡稱為“柵格間隙”)和光線屏蔽部(以下可簡稱為“柵格”)，由此發(fā)射到它的光線被分割并形成為多個光線束。這允許衍射光柵被具有空間相干性的光線束所照射。衍射光柵衍射來自源光柵的光線，并且根據(jù)Talbot效應形成干涉圖案。光線檢測器檢測來自衍射光柵的光線。在基于光柵的X射線相襯成像系統(tǒng)中，需將X射線吸收光柵置于X射線源后，X射線吸收光柵的填充重金屬部分(柵格)吸收X射線，而光柵的另外部分(柵格間隙)透過X射線，這樣，吸收光柵與普通光柵X射線源共同構成了具有一維空間相干性的X射線源。
[0004]眾所周知，隨著輻射成像技術的不斷發(fā)展，需要成像的精度要求越來越高，進而使成像設備所需要的元件越來越精密。例如，在輻射成像設備中對光柵的要求也越來越高?，F(xiàn)有的光柵制作方法主要有機械刻劃、激光全息光刻、電子束直寫等三種。機械刻劃條件極為苛刻，不僅時間長而且精度不高、生產(chǎn)難度大、很難刻劃出亞微米的線條。利用電子束直寫制作可以制作出納米級的高分辨率圖形，但是效率非常低，而且不能夠制作高高寬比的圖形。激光全息光刻雖然能夠制作出深亞微米水平的光柵，但是控制精度較高、成本高、產(chǎn)能低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:解決現(xiàn)有技術中光柵采用化學腐蝕成型，成型效率低成本高，采用物理成型制得的光柵間隙大的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種光柵、制造方法和輻射成像裝置。
[0007]—方面，本發(fā)明提供一種光柵，包括:
[0008]設有若干個柵格的第一柵格片和與所述第一柵格片相同的第二柵格片；
[0009]所述第一柵格片與格片第二柵格片疊加，所述第一柵格片的柵格與所述第二柵格片的柵格平行；
[0010]所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位，所述第一柵格片的柵格不完全遮擋所述第二柵格片的柵格間隙。
[0011]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片的柵格寬度與柵格間隙寬度相同。
[0012]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片的柵格遮擋所述第二柵格片的柵格間隙的一半。
[0013]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片的柵格間隙寬度為所述第一柵格片的柵格寬度的3倍。
[0014]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位2個柵格寬度。
[0015]其中較優(yōu)地，所述柵格是設置在所述第一柵格片一側的垂直于柵格片所在平面的若干凸棱。
[0016]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片有柵格的一面靠近與所述第二柵格片有柵格的一面疊加，所述第一柵格片的柵格位于所述第二柵格片的柵格間隙中。
[0017]其中較優(yōu)地，所述第一柵格片與所述第二柵格片之間設置有連接墊板。
[0018]另一方面，本發(fā)明提供一種光柵制造方法，包括如下步驟:
[0019]在第一柵格片上形成等寬度的柵格和等寬度的柵格間隙的若干個柵格；
[0020]形成與所述第一柵格片完全一致的第二柵格片；
[0021]所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位疊加，所述第一柵格片的柵格與所述第二柵格片的柵格平行；使所述第一柵格片的柵格不完全遮擋所述第二柵格片的柵格間隙。
[0022]再一方面，本發(fā)明還提供一種輻射成像裝置，所述輻射成像裝置應用了上述的光柵。
[0023]本發(fā)明提供的光柵、制造方法和輻射成像裝置與現(xiàn)有技術相比，使用機械加工的方式形成縫隙較寬的柵格片，將兩片柵格片錯位疊加的方式組合形成縫隙減小的光柵。本發(fā)明采用物理成型工藝實現(xiàn)了光柵的加工，降低了機加工精度要求和難度，從而大幅降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一種實施例光柵結構示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明第二種實施例光柵結構示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明第三種實施例光柵結構不意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例1第一柵格片結構示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例1第二柵格片結構示意圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實施例1光柵結構示意圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實施例2第一柵格片結構示意圖；
[0031]圖8是本發(fā)明實施例2第二柵格片結構示意圖；
[0032]圖9是本發(fā)明實施例2光柵結構示意圖；
[0033]圖10是本發(fā)明實施例3第一柵格片結構示意圖；
[0034]圖11是本發(fā)明實施例3第一柵格片結構示意圖；
[0035]圖12是本發(fā)明實施例3第二柵格片結構示意圖；
[0036]圖13是本發(fā)明實施例3光柵組合示意圖；
[0037]圖14是本發(fā)明實施例4光柵組合示意圖；
[0038]圖15是本發(fā)明實施例5第一柵格片結構不意圖；
[0039]圖16是本發(fā)明實施例5第二柵格片結構示意圖；
[0040]圖17是本發(fā)明實施例5第二、二柵格片通孔示意圖；
[0041]圖18是本發(fā)明實施例5光柵組合示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0043]如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供一種光柵，包括:設有若干個柵格的第一柵格片和與第一柵格片相同的第二柵格片；第一柵格片與格片第二柵格片疊加，第一柵格片的柵格與第二柵格片的柵格平行；第一柵格片與第二柵格片沿柵格的寬度方向上錯位，第一柵格片的柵格不完全遮擋第二柵格片的柵格間隙。下面結合多個實施例對本發(fā)明提供的光柵展開詳細的說明。
[0044]實施例1
[0045]如圖4、圖5所示，本實施例提供一種光柵，包括:第一柵格片I和第二柵格片2。由于第一柵格片I與第二柵格片2相同，第一柵格片I的柵格11寬度與第二柵格片2的柵格21寬度相同，第一柵格片I的柵格間隙12與第二柵格片2的柵格間隙22相同。如圖4所示，第一柵格片I的柵格11寬度與柵格間隙12寬度相同。因此，如圖5所示，第二柵格片2的柵格21寬度與柵格間隙21寬度相同。
[0046]如圖6所示，將圖4中的第一柵格片I與圖5中的格片第二柵格片2疊加，形成如圖6所示的光柵。其中第一柵格片I的柵格11與第二柵格片2的柵格21平行；第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位，第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22。最終使第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有供射線通過的縫隙。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時優(yōu)選錯過柵格11、21寬度的一半，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的一半。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21或柵格間隙12、22的一半。
[0047]實施例2
[0048]如圖7所示，本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于，在本實施例中，第一柵格片I的柵格11寬度為柵格間隙12寬度的1/3。同樣的，如圖8所示，第二柵格片2的柵格21寬度為柵格間隙22寬度的1/3.
[0049]如圖9所示，將圖7中的第一柵格片I與圖8中的格片第二柵格片2疊加，形成如圖9所示的光柵。其中第一柵格片I的柵格11與第二柵格片2的柵格21平行；第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位，第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22。最終使第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有供射線通過的縫隙。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時優(yōu)選錯過柵格寬度的二倍，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的1/3。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵中，第一柵格片I的柵格11和第二柵格片2的柵格22兩邊留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21寬度。
[0050]實施例3
[0051]如圖1、圖10-圖13所示，本實施例提供一種光柵，包括:第一柵格片I和第二柵格片2。柵格11是設置在所述第一柵格片I 一側的垂直于第一柵格片I所在平面的若干凸棱，凸棱之間的通孔形成柵格間隙12。由于第一柵格片I與第二柵格片2相同，第二柵格片2上的柵格也是設置在第二柵格片2 —側的垂直于第二柵格片2所在平面的若干凸棱。第一柵格片I的柵格11寬度與第二柵格片2的柵格21寬度相同，第一柵格片I的柵格間隙12與第二柵格片2的柵格間隙22相同。如圖10、圖11所示，第一柵格片I的柵格11寬度與柵格間隙12寬度相同。因此，如圖12所示，第二柵格片2的柵格21寬度與柵格間隙21寬度相同。
[0052]如圖1所示，將圖11中的第一柵格片I與圖12中的第二柵格片2按圖13所示的方式疊加，形成如圖1所示的光柵。其中第一柵格片I的柵格11與第二柵格片2的柵格21平行；第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位，第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22。最終使第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有供射線通過的縫隙。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時優(yōu)選錯過柵格11、21寬度的一半，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的一半。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21或柵格間隙12、22的一半。在圖1、圖13中，第一柵格片I與第二柵格片2疊加時，所述第一柵格片I有柵格11的一面遠離與所述第二柵格片2有柵格21的一面疊加。如圖1、圖10-圖13所示在本實施例中，不僅限于第一柵格片I的柵格11寬度與柵格間隙12寬度相同，應當可以理解，采用其他可以實現(xiàn)第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的方案均可以實現(xiàn)本發(fā)明。例如，可以將第一柵格片I的柵格11寬度為柵格間隙12寬度的1/3。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時錯過柵格寬度的二倍，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的1/3。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵中，第一柵格片I的柵格11和第二柵格片2的柵格22兩邊留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21寬度。
[0053]實施例4
[0054]如圖2、圖14所示，本實施例與實施例3基本相同，其區(qū)別在于，在本實施例中，將圖11中的第一柵格片I與圖12中的格片第二柵格片2按圖14所示的方式疊加，形成如圖2所示的光柵。其中第一柵格片I的柵格11與第二柵格片2的柵格21平行；第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位，第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22。最終使第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有供射線通過的縫隙。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時優(yōu)選錯過柵格
11、21寬度的一半，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的一半。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格
11、21或柵格間隙12、22的一半。在圖2、圖14中，第一柵格片I與第二柵格片2疊加時，所述第一柵格片I有柵格11的一面遠離與所述第二柵格片2有柵格21的一面疊加。如圖
2、圖10-圖12、圖14所示，在本實施例中，不僅限于第一柵格片I的柵格11寬度與柵格間隙12寬度相同，應當可以理解，采用其他可以實現(xiàn)第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的方案均可以實現(xiàn)本發(fā)明。例如，如圖2所示，可以將第一柵格片I的柵格11寬度為柵格間隙12寬度的1/3。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時錯過柵格寬度的二倍，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的1/3。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵中，第一柵格片I的柵格11和第二柵格片2的柵格22兩邊留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21寬度。在本實施例中，優(yōu)選將第一柵格片I和第二柵格片2近一步疊加靠近，使第一柵格片I的柵格11進入所述第二柵格片2的柵格間隙22中，使第二柵格片2的柵格21進入所述第一柵格片I的柵格間隙12中。在本實施例中，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵中，柵格11和柵格21高度一樣。這種結構等同于蝕刻成的光柵。為了進一步保證第一柵格片I與第二柵格片固定時更穩(wěn)固，不易在柵格寬度方向上活動，在所述第一柵格片I與所述第二柵格片2之間設置有連接墊板3。
[0055]實施例5
[0056]如圖3、圖15-18所示，本實施例與實施例3、實施例4不同，在本實施例中，本實施例提供一種光柵，包括:第一柵格片I和第二柵格片2。在本實施例中，第一柵格片I上的柵格11與第一柵格在同一平面內(nèi)。在第一柵格片I開設長通孔形成柵格間隙12，相鄰兩個柵格間隙12之間的連通部分形成柵格11。在第一柵格片I上形成的長通孔結構如圖17所示。由于第一柵格片I與第二柵格片2相同，第一柵格片I的柵格11寬度與第二柵格片2的柵格21寬度相同，第一柵格片I的柵格間隙12與第二柵格片2的柵格間隙22相同。如圖15所示，第一柵格片I的柵格11寬度與柵格間隙12寬度相同。因此，如圖16所示，第二柵格片2的柵格21寬度與柵格間隙21寬度相同。
[0057]如圖3、圖18所示，將圖15中的第一柵格片I與圖16中的第二柵格片2疊加，形成如圖3所示的光柵。其中第一柵格片I的柵格11與第二柵格片2的柵格21平行；第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位，第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22。最終使第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有供射線通過的縫隙。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時優(yōu)選錯過柵格11、21寬度的一半，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的一半。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21或柵格間隙12、22的一半。應當可以理解，采用其他可以實現(xiàn)第一柵格片I的柵格11不完全遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的方案均可以實現(xiàn)本發(fā)明。例如，參考實施例2，可以將第一柵格片I的柵格11寬度為柵格間隙12寬度的1/3。第一柵格片I與第二柵格片2沿柵格21、22的寬度方向上錯位時錯過柵格寬度的二倍，也就是第一柵格片I的柵格21遮擋第二柵格片2的柵格間隙22的1/3。此時，第一柵格片I和第二柵格片2構成的光柵中，第一柵格片I的柵格11和第二柵格片2的柵格22兩邊留有的供射線通過的縫隙寬度恰好是柵格11、21寬度。
[0058]實施例6
[0059]在本實施例中，本發(fā)明還提供一種光柵制造方法，包括如下步驟:在第一柵格片上形成等寬度的柵格和等寬度的柵格間隙的若干個柵格；形成與第一柵格片完全一致的第二柵格片；第一柵格片與第二柵格片沿柵格的寬度方向上錯位疊加，第一柵格片的柵格與第二柵格片的柵格平行；使第一柵格片的柵格不完全遮擋第二柵格片的柵格間隙。在本實施例中，第一柵格片、第二柵格片可以采用實施例1、實施例2、實施例3、實施例5中的柵格片，第一柵格片、第二柵格片的疊加方式可以米用實施例1-實施例5中的疊加方式。在第一柵格片、第二柵格片的疊加完成之后將第一柵格片、第二柵格片用螺絲固定即可形成光柵。
[0060]在制備圖1、圖2、圖10-圖14所示的柵格片時，在一兩條完全相同且平行的基板上形成與基板等長度的凸塊；使線切割機的電極絲與凸塊的寬度方向平行，在凸塊厚度方向上切割凸塊；切割凸塊至長通孔。通孔為柵格間隙，柵格間隙兩側為柵格。重復上述步驟形成多條柵格和柵格間隙。以上述方法形成第一柵格片后，再以同樣的方法形成第二柵格片。第一柵格片與第二柵格片沿柵格的寬度方向上錯位疊加，第一柵格片的柵格與第二柵格片的柵格平行；使第一柵格片的柵格不完全遮擋第二柵格片的柵格間隙。
[0061]在制備圖3、圖15-圖18所示的柵格片時，在一平面的柵格基板上形成上下錯位的孔；從小孔中穿過電極絲，使電極絲垂直于柵格基板平面，在柵格基板寬度方向切割，使其形成長通孔。通孔為柵格間隙，柵格間隙兩側為柵格。重復上述步驟形成多條柵格和柵格間隙。以上述方法形成第一柵格片后，再以同樣的方法形成第二柵格片。第一柵格片與第二柵格片沿柵格的寬度方向上錯位疊加，第一柵格片的柵格與第二柵格片的柵格平行；使第一柵格片的柵格不完全遮擋第二柵格片的柵格間隙。
[0062]實施例7
[0063]在本實施例中，提供一種輻射成像裝置，該輻射成像裝置應用了實施例1至5的光柵。
[0064]綜上所述，本發(fā)明提供的光柵、制造方法和輻射成像裝置與現(xiàn)有技術相比，使用機械加工的方式形成縫隙較寬的柵格片，將兩片柵格片錯位疊加的方式組合形成縫隙減小的光柵。本發(fā)明采用物理成型工藝實現(xiàn)了光柵的加工，降低了機加工精度要求和難度，從而大幅降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。
[0065]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【主權項】
1.一種光柵，其特征在于，包括: 設有若干個柵格的第一柵格片和與所述第一柵格片相同的第二柵格片； 所述第一柵格片與格片第二柵格片疊加，所述第一柵格片的柵格與所述第二柵格片的柵格平行； 所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位，所述第一柵格片的柵格不完全遮擋所述第二柵格片的柵格間隙。2.如權利要求1所述的光柵，其特征在于，所述第一柵格片的柵格寬度與柵格間隙寬度相同。3.如權利要求2所述的光柵，其特征在于，所述第一柵格片的柵格遮擋所述第二柵格片的柵格間隙的一半。4.如權利要求1所述的光柵，其特征在于，所述第一柵格片的柵格間隙寬度為所述第一柵格片的柵格寬度的3倍。5.如權利要求4所述的光柵，其特征在于， 所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位2個柵格寬度。6.如權利要求1所述的光柵，其特征在于，所述柵格是設置在所述第一柵格片一側的垂直于柵格片所在平面的若干凸棱。7.如權利要求6所述的光柵，其特征在于，所述第一柵格片有柵格的一面靠近與所述第二柵格片有柵格的一面疊加，所述第一柵格片的柵格位于所述第二柵格片的柵格間隙中。8.如權利要求7所述的光柵，其特征在于，所述第一柵格片與所述第二柵格片之間設置有連接墊板。9.一種光柵制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 在第一柵格片上形成等寬度的柵格和等寬度的柵格間隙的若干個柵格； 形成與所述第一柵格片完全一致的第二柵格片； 所述第一柵格片與所述第二柵格片沿所述柵格的寬度方向上錯位疊加，所述第一柵格片的柵格與所述第二柵格片的柵格平行；使所述第一柵格片的柵格不完全遮擋所述第二柵格片的柵格間隙。10.一種輻射成像裝置，其特征在于，應用權利要求1至8所述的光柵。
【文檔編號】G02B5/18GK106033133SQ201510107091
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月11日
【發(fā)明人】張麗, 張金宇, 洪明志, 黃清萍
【申請人】同方威視技術股份有限公司