一種新型x射線顯微成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及X射線顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型X射線顯微成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 慣性約束核聚變（Inertialconfinementfusion，簡(jiǎn)稱ICF)研究是重大的科學(xué)前 沿課題之一，在ICF診斷實(shí)驗(yàn)中，對(duì)內(nèi)爆壓縮區(qū)域進(jìn)行高分辨率成像，可以獲得輻射驅(qū)動(dòng)源 的對(duì)稱性、均勻性以及內(nèi)爆壓縮等離子體流體力學(xué)不穩(wěn)定性等重要的物理信息。
[0003]目前，X射線成像是內(nèi)爆壓縮區(qū)域成像的重要手段，其中X射線 Kirkpatrick-Baez (KB)成像系統(tǒng)和球面彎晶成像系統(tǒng)是ICF實(shí)驗(yàn)中X射線成像診斷的主要 設(shè)備。KB顯微成像系統(tǒng)采用兩片正交放置的鍍膜反射鏡，以掠入射反射成像方式獲得X射 線圖像，KB顯微成像系統(tǒng)的特點(diǎn)是空間分辨率高、工作能點(diǎn)可以自由選擇，但是能量分辨率 低。球面彎晶成像系統(tǒng)采用一個(gè)晶面被彎曲為球面的晶體，在接近正入射情況下對(duì)物點(diǎn)進(jìn) 行衍射成像，球面彎晶成像系統(tǒng)的特點(diǎn)是空間分辨率高、能量分辨率高，但是工作能點(diǎn)不能 任意選擇。
[0004] 因此，現(xiàn)有的KB顯微成像系統(tǒng)及球面彎晶成像系統(tǒng)均無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量分辨 率、高空間分辨率及對(duì)任意能點(diǎn)的X射線成像，因而不能滿足許多診斷實(shí)驗(yàn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本發(fā)明提供一種新型X射線顯微成像系統(tǒng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量分辨率、高 空間分辨率及對(duì)任意能點(diǎn)的X射線成像。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 在光路方向依次布置的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件，所述第一光學(xué)元件和所述 第二光學(xué)元件均具有曲面面形，所述第一光學(xué)元件的法向與所述第二光學(xué)元件的法向正 交，由物點(diǎn)發(fā)出的X射線依次經(jīng)過所述第一光學(xué)元件和所述第二光學(xué)元件反射，分別實(shí)現(xiàn) 在子午方向和弧矢方向的聚焦并單色化，形成單色化的二維X射線圖像；
[0008] 所述第一光學(xué)元件和所述第二光學(xué)元件的其中之一為彎晶，所述彎晶為晶面被彎 曲為曲面的晶體，另一光學(xué)元件為多層膜反射鏡。
[0009] 可選地，所述彎晶的晶面面形為球面或者柱面。
[0010] 可選地，所述多層膜反射鏡的鏡面面形為球面或者柱面。
[0011] 可選地，所述第一光學(xué)元件為多層膜反射鏡，所述第二光學(xué)元件為彎晶。
[0012] 可選地，所述多層膜反射鏡在工作能點(diǎn)對(duì)應(yīng)的掠入射角（入射光與鏡面夾角） 為3.575°，所述彎晶在工作能點(diǎn)對(duì)應(yīng)的布拉格角（多層膜反射鏡出射光與晶面夾角）為 14. 476°。
[0013] 可選地，所述彎晶為云母晶體，所述彎晶的衍射面為云母（002)晶面。
[0014] 由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明所提供的一種新型X射線顯微成像系統(tǒng)，包括在光 路方向依次布置的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件均具有曲 面面形，第一光學(xué)元件的法向與第二光學(xué)元件的法向正交，由物點(diǎn)發(fā)出的X射線依次經(jīng)過 第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件反射，分別實(shí)現(xiàn)在子午方向和弧矢方向的聚焦并單色化，形 成單色化的二維X射線圖像。
[0015] 所述成像系統(tǒng)的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件的其中之一為彎晶，另一光學(xué)元件 為多層膜反射鏡，彎晶是基于晶體的布拉格衍射原理實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的單色化，晶體的本征 能量分辨率優(yōu)于多層膜，而對(duì)于相同能量的X射線，晶體的布拉格角通常比多層膜反射鏡 的掠入射角大，因此所述成像系統(tǒng)在保證高空間分辨率的同時(shí)，可提高成像系統(tǒng)的能量分 辨率。并且，所述成像系統(tǒng)通過對(duì)彎晶和多層膜反射鏡的焦距的匹配設(shè)計(jì)，對(duì)布拉格角沒有 限制，其工作能點(diǎn)能夠自由選擇。
[0016]因此，本發(fā)明所提供的新型X射線顯微成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高能量分辨率、高空間分 辨率及對(duì)任意能點(diǎn)的X射線成像。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種新型X射線顯微成像系統(tǒng)的光路布置示意圖；
[0019] 圖2為圖1的俯視圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中采用X射線仿真軟件SHADOW進(jìn)行模擬時(shí)所采用的光源示 意圖；
[0021] 圖4為圖3所示的光源中每組點(diǎn)光源的放大圖；
[0022] 圖5為采用X射線仿真軟件SHADOW進(jìn)行模擬得到的像空間分布圖；
[0023] 圖6為采用X射線仿真軟件SHADOW進(jìn)行模擬得到的帶寬曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(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 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0025] 請(qǐng)參考圖1和圖2,圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種新型X射線顯微成像系統(tǒng)的光 路布置示意圖，具體為側(cè)視圖，圖2為圖1的俯視圖。所述新型X射線顯微成像系統(tǒng)包括：
[0026] 在光路方向依次布置的第一光學(xué)元件1和第二光學(xué)元件2,所述第一光學(xué)元件1和 所述第二光學(xué)元件2均具有曲面面形，所述第一光學(xué)元件1的法向與所述第二光學(xué)元件2 的法向正交，由物點(diǎn)發(fā)出的X射線依次經(jīng)過所述第一光學(xué)元件1和所述第二光學(xué)元件2反 射，分別實(shí)現(xiàn)在子午方向和弧矢方向的聚焦并單色化，形成單色化的二維X射線圖像；
[0027] 所述第一光學(xué)元件1和所述第二光學(xué)元件2的其中之一為彎晶，所述彎晶為晶面 被彎曲為曲面的晶體，另一光學(xué)元件為多層膜反射鏡。
[0028]由以上內(nèi)容可知，本實(shí)施例所述的X射線顯微成像系統(tǒng)，包括在光路方向依次布 置的第一光學(xué)元件1和第二光學(xué)元件2,第一光學(xué)元件1和第二光學(xué)元件2均具有曲面面 形，第一光學(xué)元件1的法向與第二光學(xué)元件2的法向正交，由物點(diǎn)發(fā)出的X射線依次經(jīng)過第 一光學(xué)元件1和第二光學(xué)元件2反射，分別實(shí)現(xiàn)在子午方向和弧矢方向的聚焦并單色化，形 成單色化的二維X射線圖像。
[0029]所述成像系統(tǒng)的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件的其中之一為彎晶，另一光學(xué)元件 為多層膜反射鏡，彎晶是基于晶體的布拉格衍射原理實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的單色化，晶體的本征 能量分辨率優(yōu)于多層膜，而對(duì)于相同能量的X射線，晶體的布拉格角通常比多層膜反射鏡 的掠入射角大，因此所述成像系統(tǒng)在保證高空間分辨率的同時(shí)，能夠提高成像系統(tǒng)的能量 分辨率。并且，所述成像系統(tǒng)通過對(duì)彎晶和多層膜反射鏡的焦距的匹配設(shè)計(jì)，對(duì)布拉格角沒 有限制，其工作能點(diǎn)能夠自由選擇。因此，所述X射線顯微成像系統(tǒng)，同時(shí)具有高能量分辨 率、高空間分辨率以及工作能點(diǎn)可自由選擇的優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 彎晶是基于晶體的布拉格衍射原理實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線入射光的單色化，根據(jù)布拉格衍 射原理，X射線波長(zhǎng)與晶體晶格間距及掠入射角（即布拉格角）有如下關(guān)系：
[0031] n入=2dsin9 (1)
[0032] 其中，n為衍射級(jí)次，A為X射線波長(zhǎng)，d為晶格間距，0為布拉格角。在具體設(shè) 計(jì)時(shí)，根據(jù)診斷實(shí)驗(yàn)要求的X射線波長(zhǎng)A，選擇合適的晶面間距d和衍射級(jí)次n，以確定彎 晶的布拉格角和多層膜反射鏡的掠入射角。在具體設(shè)計(jì)時(shí)可將布拉格角控制在需要的范圍 內(nèi)，以便根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)成像系統(tǒng)的光路進(jìn)行布置。
[0033]在確定了彎晶的布拉格角和多層膜反射鏡的掠入射角后，根據(jù)成像系統(tǒng)的像距及 放大率要求，依據(jù)成像公式：
[0035] 其中，p為物距，q