用于x射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件的制作方法
【專利摘要】一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，包括雙鏡鏡筒、X射線跨接式組合折射透鏡、第一X射線組合折射透鏡和雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述X射線跨接式組合折射透鏡、第一X射線組合折射透鏡位于所述雙鏡鏡筒內(nèi)，所述X射線跨接式組合折射透鏡的光軸與第一X射線組合折射透鏡的光軸平行，所述X射線跨接式組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸比第一X射線組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸??；所述雙鏡鏡筒安裝在用以將X射線跨接式組合折射透鏡或第一X射線組合折射透鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)上。本發(fā)明獲得高微區(qū)分辨率的同時(shí)、分辨率在線調(diào)節(jié)。
【專利說(shuō)明】用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線探測(cè)和成像領(lǐng)域，尤其是一種X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的探測(cè)光學(xué)部件。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來(lái)，X射線所具有的獨(dú)特的特性就使得它在醫(yī)學(xué)和工業(yè)探傷領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。X射線所具有的獨(dú)特的特性是指:x射線輻射光子能量越高，波長(zhǎng)就越短，而其相應(yīng)的X射線診斷系統(tǒng)的分辨率就越高；同時(shí)X射線所具有的大穿透深度，可以無(wú)損地觀測(cè)各種樣本的不透明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，隨著X射線輻射源和X射線光學(xué)元器件的發(fā)展，X射線探測(cè)和成像技術(shù)向著更高的分辨率和更好的無(wú)損性的方向發(fā)展，比如，用于樣本中元素分布測(cè)量的X射線熒光微層析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(C.G.Schroer, Reconstructing χ-ray fluorescence microtomograms, Appl.Phys.Lett.，79 (2001): 1912-1914)，以及用于單細(xì)胞檢測(cè)的X射線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(S.Bohic, etal.，Synchrontron hard χ-ray microprobe: Fluorescence imaging of singlecells, Appl.Phys.Lett.，78 (2001): 3544-3546)等。X射線探測(cè)和成像裝置主要包括X射線顯微鏡、X射線微探針、X射線衍射儀、X射線散射儀、X射線反射儀、X射線層析術(shù)、X射線投影光刻裝置等等。要進(jìn)一步提高上述探測(cè)和成像系統(tǒng)的分辨率，使其達(dá)到微米、亞微米甚至納米量級(jí)，能實(shí)現(xiàn)亞微米甚至納米量級(jí)X射線探測(cè)聚焦微束的光學(xué)結(jié)構(gòu)是核心技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的探測(cè)光學(xué)部件的微區(qū)分辨率較低、分辨率不能在線調(diào)節(jié)、不能實(shí)現(xiàn)分級(jí)檢測(cè)的不足，本發(fā)明提供一種獲得高微區(qū)分辨率的同時(shí)、分辨率在線調(diào)節(jié)的用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，所述雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件包括雙鏡鏡筒、X射線跨接式組合折射透鏡、第一 X射線組合折射透鏡和雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)，
[0006]所述X射線跨接式組合折射透鏡包括第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡，所述第二 X射線組合折射透鏡與所述第一 X射線組合折射透鏡具有相同的入射口徑，所述第二 X射線組合折射透鏡出射端與所述第三X射線組合折射透鏡的入射端連接；
[0007]所述X射線跨接式組合折射透鏡、第一 X射線組合折射透鏡位于所述雙鏡鏡筒內(nèi)，所述X射線跨接式組合折射透鏡的光軸與第一 X射線組合折射透鏡的光軸平行，所述X射線跨接式組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸比第一 X射線組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸?。?br> [0008]所述雙鏡鏡筒安裝在用以將X射線跨接式組合折射透鏡或第一 X射線組合折射透鏡雙鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)上。
[0009]進(jìn)一步，所述第二 X射線組合折射透鏡出射端制作有微結(jié)構(gòu)連接銷，所述第三X射線組合折射透鏡的入射口徑與所述第二X射線組合折射透鏡的出射口徑匹配，所述第三X射線組合折射透鏡的入射端制作有與所述微結(jié)構(gòu)連接銷適配的銷孔，以便于將所述第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡接續(xù)起來(lái)。
[0010]再進(jìn)一步，所述雙鏡鏡筒內(nèi)安裝至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡和I個(gè)第一X射線組合折射透鏡。例如可以配置為I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡和3個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡，3個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸處于不同等級(jí)，當(dāng)然，也可以采用其他組合。
[0011]更進(jìn)一步，至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡和I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡的光軸位于所述雙鏡鏡筒的同心圓上，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)與雙鏡鏡筒的中心軸聯(lián)動(dòng)。由于X射線跨接式組合折射透鏡和第一X射線組合折射透鏡位于同心圓上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)相互的位置，通過(guò)雙鏡鏡筒將X射線跨接式組合折射透鏡或第一 X射線組合折射透鏡雙鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路；當(dāng)然，也可以采用其他的調(diào)節(jié)方式。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:X射線組合折射透鏡是一種基于折射效應(yīng)的新型X射線聚焦器件，其理論聚焦光斑尺寸可達(dá)納米量級(jí)，實(shí)際測(cè)試所得聚焦光斑尺寸通常在幾個(gè)微米，并具有尺寸小、制作工藝簡(jiǎn)單、魯棒性好、可批量加工的優(yōu)點(diǎn)，適合高探測(cè)分辨率的X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)；其次，X射線組合折射透鏡覆蓋的光子能量非常寬，因此基于它構(gòu)架X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合；最后由于其基于折射效應(yīng)，因此在對(duì)X射線束聚焦時(shí)不需要折轉(zhuǎn)光路，因此所形成的探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕。
[0013]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、采用X射線組合折射透鏡作為聚焦和成像器件，本身就可以達(dá)到更高的探測(cè)分辨率，再與X射線跨接式組合折射透鏡相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被檢目標(biāo)的更高精度的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析；2、通過(guò)發(fā)明雙鏡式光學(xué)結(jié)構(gòu)，X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢目標(biāo)宏觀和細(xì)節(jié)同時(shí)檢測(cè)的目的；3、實(shí)現(xiàn)了探測(cè)分辨率在線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；4、探測(cè)雙鏡基于折射效應(yīng)工作，在對(duì)X射線束聚焦時(shí)不需要折轉(zhuǎn)光路，因此所形成的探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1-1是本發(fā)明一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件的正視圖，其中，I是X射線組合折射透鏡，2是X射線跨接式組合折射透鏡，3是雙鏡鏡筒，4是雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0015]圖1-2是本發(fā)明一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件的俯視圖。
[0016]圖2是X射線跨接式組合折射透鏡的示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明一種基于雙鏡式探測(cè)光學(xué)結(jié)構(gòu)的X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的示意圖，其中，5是X射線光管，6是X射線探測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。[0019]參照?qǐng)D1?圖3，一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，所述雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件包括雙鏡鏡筒3、X射線跨接式組合折射透鏡2、第一 X射線組合折射透鏡I和雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)4，
[0020]所述X射線跨接式組合折射透鏡2包括第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡，所述第二 X射線組合折射透鏡與所述第一 X射線組合折射透鏡具有相同的入射口徑，所述第二X射線組合折射透鏡出射端與所述第三X射線組合折射透鏡的入射端連接;
[0021]所述X射線跨接式組合折射透鏡2、第一 X射線組合折射透鏡I位于所述雙鏡鏡筒3內(nèi)，所述X射線跨接式組合折射透鏡2的光軸與第一 X射線組合折射透鏡I的光軸平行，所述X射線跨接式組合折射透鏡2的聚焦光斑尺寸比第一 X射線組合折射透鏡I的聚焦光斑尺寸??；
[0022]所述雙鏡鏡筒3安裝在用以將X射線跨接式組合折射透鏡或第一 X射線組合折射透鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)4上。
[0023]進(jìn)一步，所述第二 X射線組合折射透鏡出射端制作有微結(jié)構(gòu)連接銷，所述第三X射線組合折射透鏡的入射口徑與所述第二X射線組合折射透鏡的出射口徑匹配，所述第三X射線組合折射透鏡的入射端制作有與所述微結(jié)構(gòu)連接銷適配的銷孔，以便于將所述第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡接續(xù)起來(lái)。
[0024]再進(jìn)一步，所述雙鏡鏡筒3內(nèi)安裝至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡2和I個(gè)第
一X射線組合折射透鏡I。例如可以配置為I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡和3個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡，3個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸處于不同等級(jí)，當(dāng)然，也可以采用其他組合。
[0025]更進(jìn)一步，至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡和I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡的光軸位于所述雙鏡鏡筒3的同心圓上，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)4與雙鏡鏡筒3的中心軸聯(lián)動(dòng)。由于X射線跨接式組合折射透鏡和第一 X射線組合折射透鏡位于同心圓上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)相互的位置，通過(guò)雙鏡鏡筒將X射線跨接式組合折射透鏡或第一 X射線組合折射透鏡雙鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路；當(dāng)然，也可以采用其他的調(diào)節(jié)方式。
[0026]本實(shí)施例中，采用第一 X射線組合折射透鏡I和X射線跨接式組合折射透鏡2組成雙鏡，所述第一 X射線組合折射透鏡I作為初級(jí)X射線聚焦和成像器件，對(duì)從X射線光源(包括同步輻射線束和X射線光管)出射的X射線光束進(jìn)行一次聚焦；所述X射線跨接式組合折射透鏡2，由第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡接續(xù)構(gòu)成，所述第
二X射線組合折射透鏡與所述X射線組合折射透鏡具有相同的入射口徑，出射口徑端制作有微結(jié)構(gòu)連接銷，所述第三X射線組合折射透鏡的入射口徑與所述第二 X射線組合折射透鏡的出射口徑匹配，入射端口制作有與所述微結(jié)構(gòu)連接銷適配的銷孔，以便于將所述第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡接續(xù)起來(lái)。
[0027]所述雙鏡鏡筒3是用于裝配所述第一 X射線組合折射透鏡I和X射線跨接式組合折射透鏡2的機(jī)械器件。
[0028]所述雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)4，與所述雙鏡鏡筒3連接，用于通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)將所述第一X射線組合折射透鏡I或者X射線跨接式組合折射透鏡2移出或者移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路。[0029]所述第一 X射線組合折射透鏡I的聚焦光斑尺寸大于所述X射線跨接式組合折射透鏡2，即對(duì)于X射線熒光分析系統(tǒng)而言，X射線跨接式組合折射透鏡2能夠分析比所述第一 X射線組合折射透鏡I更加微小的樣品微區(qū)；對(duì)于X射線顯微系統(tǒng)而言，X射線跨接式組合折射透鏡2能夠?qū)Ω〕叽绲奈矬w進(jìn)行顯微成像。
[0030]所述第一 X射線組合折射透鏡I和所述X射線跨接式組合折射透鏡2之間的光學(xué)參數(shù)必須匹配，以便使二者相結(jié)合對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行宏觀和細(xì)節(jié)的分級(jí)檢測(cè)，所述第一 X射線組合折射透鏡I實(shí)現(xiàn)初級(jí)檢測(cè)，分辨率較低，所述X射線跨接式組合折射透鏡2實(shí)現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)檢測(cè)，具有更高的分辨率；同時(shí)二者的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)分辨率的在線動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
[0031]所述光學(xué)參數(shù)的匹配通過(guò)下列理論公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)現(xiàn):
[0032]焦距
【權(quán)利要求】
1.一種用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，其特征在于:所述雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件包括雙鏡鏡筒、X射線跨接式組合折射透鏡、第一 X射線組合折射透鏡和雙鏡機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)， 所述X射線跨接式組合折射透鏡包括第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡，所述第二 X射線組合折射透鏡與所述第一 X射線組合折射透鏡具有相同的入射口徑，所述第二 X射線組合折射透鏡出射端與所述第三X射線組合折射透鏡的入射端連接； 所述X射線跨接式組合折射透鏡、第一 X射線組合折射透鏡位于所述雙鏡鏡筒內(nèi)，所述X射線跨接式組合折射透鏡的光軸與第一 X射線組合折射透鏡的光軸平行，所述X射線跨接式組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸比第一 X射線組合折射透鏡的聚焦光斑尺寸小； 所述雙鏡鏡筒安裝在用以將X射線跨接式組合折射透鏡或第一 X射線組合折射透鏡移出或移入X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)光路的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，其特征在于:所述第二 X射線組合折射透鏡出射端制作有微結(jié)構(gòu)連接銷，所述第三X射線組合折射透鏡的入射口徑與所述第二 X射線組合折射透鏡的出射口徑匹配，所述第三X射線組合折射透鏡的入射端制作有與所述微結(jié)構(gòu)連接銷適配的銷孔，以便于將所述第二 X射線組合折射透鏡和第三X射線組合折射透鏡接續(xù)起來(lái)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，其特征在于:所述雙鏡鏡筒內(nèi)安裝至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡和I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的用于X射線探測(cè)和成像系統(tǒng)的雙鏡式探測(cè)光學(xué)部件，其特征在于:至少兩個(gè)X射線跨接式組合折射透鏡和I個(gè)第一 X射線組合折射透鏡的光軸位于所述雙鏡鏡筒的同心圓上，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)與雙鏡鏡筒的中心軸聯(lián)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01N23/00GK103454289SQ201310360637
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】樂(lè)孜純, 董文 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)