X射線納米成像設(shè)備及成像分析系統(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X射線納米成像設(shè)備及成像分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，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(guò)單色器將同步輻射光單色化。
[0003]但是，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn):同步輻射裝置體積龐大，造價(jià)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，通過(guò)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(shí)，其成像效率會(huì)很低。由于高功率和微焦斑是一對(duì)矛盾，即:若光源焦斑小，則功率就會(huì)降低，若功率高，則光源焦斑就會(huì)大。簡(jiǎn)單來(lái)講，這主要是因?yàn)楣β噬吡撕?，若光源焦斑太小的話，靶心就?huì)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(méi)有得到很好的解決，也是本申請(qǐng)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(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提出一種X射線納米成像設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高效納米成像的同時(shí)降低成本。
[0005]進(jìn)一步來(lái)講，該X射線納米成像設(shè)備包括:X射線光源；毛細(xì)管X射線平行束透鏡，其入口焦距處設(shè)置有X射線光源；單色器，與毛細(xì)管X射線平行束透鏡出口方向成角度設(shè)置，用于將自毛細(xì)管X射線平行束透鏡出來(lái)的平行X射線束變?yōu)閱紊叫蠿射線束?’聚焦器，設(shè)置在單色平行X射線束的光線方向上，用于會(huì)聚單色平行X射線束形成微焦斑，并投射至樣品處；其中，聚焦器的入口端或出口端設(shè)置有調(diào)節(jié)器，用于擋住入射至或出射于聚焦器的中間部分X射線；放大器，設(shè)置在樣品之后的光路上，用于會(huì)聚并放大樣品的成像信號(hào)；探測(cè)器，設(shè)置在放大器之后，用于探測(cè)并收集樣品的成像信號(hào)。
[0006]可選地，在一些實(shí)施例中，X射線光源為普通X射線光管發(fā)射的X射線束，X射線光管的靶材為鉬、銀或鎢中的任一種；和/或，X射線光源的功率范圍為I?4000瓦。
[0007]可選地，在一些實(shí)施例中，毛細(xì)管X射線平行束透鏡由單根單毛細(xì)管構(gòu)成；或者，毛細(xì)管X射線平行束透鏡由若干根單毛細(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(zhǎng)度方向上的截面為空間拋物面面段；其中，將毛細(xì)管X射線平行束透鏡中間一根單毛細(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(11-1)，且11>
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[0008]可選地，在一些實(shí)施例中，毛細(xì)管X射線平行束透鏡的長(zhǎng)度范圍為3?15厘米，A口端直徑范圍為I?8毫米，出口端直徑范圍為10?60毫米。
[0009]可選地，在一些實(shí)施例中，聚焦器為拋物面形聚焦器，在沿其中心對(duì)稱線方向上的截面為旋轉(zhuǎn)拋物面面段，沿垂直于其中心線方向的截面為圓形；或者，聚焦器為錐形聚焦器，在沿其中心對(duì)稱線方向上的截面為錐體面段，沿垂直于其中心線方向的截面為圓形。
[0010]可選地，在一些實(shí)施例中，聚焦器由硅酸鹽玻璃拉制而成的單根毛細(xì)管，單根毛細(xì)管沿其中心線中心對(duì)稱，且長(zhǎng)度范圍為I?15厘米。
[0011 ] 可選地，在一些實(shí)施例中，拋物面形聚焦器的長(zhǎng)度為3.6厘米，入口直徑為4厘米，出口直徑為1.5厘米；焦斑直徑和放大倍數(shù)分別為22微米和2300 ;錐形聚焦器的長(zhǎng)度為3.2厘米，入口直徑為3厘米，出口直徑為I厘米；焦斑直徑和放大倍數(shù)分別為20微米和
2000 ο
[0012]可選地，在一些實(shí)施例中，放大器為波帶片，波帶片的最外層透射X射線圓環(huán)的直徑與離開聚焦器所形成微焦斑的X射線束的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)相匹配；其中，波帶片最外層透射X射線圓環(huán)的寬度范圍為I?300納米。
[0013]可選地，在一些實(shí)施例中，單色器為晶體，晶體的材料為硅、鍺或氟化鋰中的任一種；和/或，X射線探測(cè)器為空間分辨探測(cè)器，空間分辨范圍為I?100微米，能量探測(cè)范圍為 10 ?85keVo
[0014]相對(duì)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):
[0015]采用本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案后，X射線納米成像設(shè)備通過(guò)高功率密度增益的毛細(xì)管X射線平行束透鏡，收集X射線光源發(fā)出的X射線束，并會(huì)聚X射線束得到平行X射線束，并結(jié)合單色器及聚焦器提高單色微焦斑處的功率密度增益，進(jìn)而提高照射在樣品上的X射線的光通量，獲取適合高效納米成像的單色光，所形成的單色微焦斑照射在樣品上，樣品生成的成像信號(hào)被放大器會(huì)聚放大后到達(dá)探測(cè)器而被探測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)基于低功率光源的高效X射線納米成像。并且，基于毛細(xì)管X射線平行束透鏡和拋物面形或者錐形聚焦器的成像設(shè)備造價(jià)低廉，使得納米成像的成本降低，便于推廣。
[0016]基于前述方案，本實(shí)用新型提出一種成像分析系統(tǒng)，提高成像設(shè)備的成像分析效率。進(jìn)一步來(lái)講，該成像分析系統(tǒng)設(shè)置有前述任一種的X射線納米成像設(shè)備及分析終端，分析終端與探測(cè)器連接，用于對(duì)樣品的成像信號(hào)進(jìn)行成像分析。由于上述任一種X射線納米成像設(shè)備具有上述技術(shù)效果，因此，設(shè)有該X射線納米成像設(shè)備的成像分析系統(tǒng)也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果，茲不贅述。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例的更多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將在之后的【具體實(shí)施方式】予以說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本實(shí)用新型實(shí)施例一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)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(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中毛細(xì)管X射線平行束透鏡的示意圖；
[0021]圖3為圖2中毛細(xì)管X射線平行束透鏡沿垂直于其中心線的剖面示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中拋物面形聚焦器的結(jié)構(gòu)及光路示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中錐形聚焦器的結(jié)構(gòu)及光路示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中拋物面形聚焦器或者錐形聚焦器沿垂直于其中心線的剖面示意圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中成像分析系統(tǒng)的組成示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0027]I X射線光源
[0028]2 X射線束
[0029]3毛細(xì)管X射線平行束透鏡
[0030]4平行X射線束
[0031]5單色器
[0032]6單色平行X射線束
[0033]7調(diào)節(jié)器
[0034]8聚焦器
[0035]9 樣品
[0036]10放大器
[0037]11探測(cè)器
[0038]12分析終端
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)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(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。
[0040]需要說(shuō)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。
[0041]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的各實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0042]由于實(shí)驗(yàn)室普通X光源的功率低，如何利用這些功率低的光源得到滿足高效納米成像的單色光則成為本領(lǐng)域的技術(shù)難題，本實(shí)用新型的發(fā)明人長(zhǎng)期致力于開發(fā)基于實(shí)驗(yàn)室普通X光源的高效納米成像技術(shù)，最終得以突破并提出以下技術(shù)方案:
_3] 成像設(shè)備實(shí)施例
[0044]參照?qǐng)D1，其示出了本實(shí)施