X射線放大成像系統(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射線放大成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，X射線光柵在生命、能源、環(huán)境、食品等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，由于X射線光柵是非常精密的光學(xué)器件，對(duì)制作工藝的要求很高，尤其是制作高質(zhì)量的二維X射線光柵的難度更大，因此，如何制作高質(zhì)量的二維X射線光柵備受相關(guān)科研人員的重視?，F(xiàn)有的制作光柵的方法主要是采用機(jī)械刻劃、全息光刻、電子束光刻、X射線光刻和微電鍍技術(shù)等，但通過這些方法制作得到的X射線光柵的“高寬比”不大，而且這些方法在制作較大“高寬比”的二維高能X射線光柵時(shí)存在困難，這主要是因?yàn)橄鄬?duì)于低能X射線，高能X射線具有更強(qiáng)的穿透能力。因此，現(xiàn)有的X射線光柵不滿足各界對(duì)較大“高寬比”X射線光柵的要求。
[0003]另外，利用常規(guī)的X射線吸收襯度成像技術(shù)對(duì)碳、氫、氧等元素組成的物質(zhì)進(jìn)行X射線成像分析時(shí)，由于分辨率不高，滿足不了實(shí)際需要。此外，發(fā)展X射線相襯成像技術(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵因素在于如何得到理想且成本相對(duì)低廉的微焦斑X射線相干光源，而比較理想的相干光是同步輻射光源，但同步輻射造價(jià)昂貴，不便于推廣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提出一種X射線放大成像系統(tǒng)，采用具有較大高寬比的X射線放大光柵，能夠大幅提高該X射線放大成像系統(tǒng)的分辨率和使用范圍。
[0005]進(jìn)一步來講，該X射線放大成像系統(tǒng)包括:X射線光源；X射線光源透鏡，其入口端設(shè)置有所述X射線光源，用于會(huì)聚所述X射線光源發(fā)射的X射線并得到用于照射樣品的微焦斑相干光源；相位放大光柵，設(shè)置于所述樣品之后，用于收集并調(diào)制照射所述樣品后的X射線并產(chǎn)生衍射自成像效應(yīng)；分析吸收放大光柵，設(shè)置于所述相位放大光柵之后，位于所述衍射自成像效應(yīng)對(duì)應(yīng)的自成像平面位置處，所述分析吸收放大光柵用于收集并處理來自所述相位放大光柵的X射線，將其中的相位信息轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的光強(qiáng)信息；x射線探測(cè)器，設(shè)置在所述分析吸收放大光柵之后，靠近所述分析吸收放大光柵的出口端，用于探測(cè)并收集所述樣品的信息。
[0006]可選地，在一些實(shí)施例中，所述相位放大光柵和分析吸收放大光柵為錐形多毛細(xì)管X射線光柵，分別由多根硅酸鹽玻璃或鉛玻璃單毛細(xì)管拉制而成；其中，所述相位放大光柵和分析吸收放大光柵沿各自長(zhǎng)度方向上的外形為錐形面段、拋物線型面段或者其它二次曲面段。
[0007]可選地，在一些實(shí)施例中，所述樣品放置于所述微焦斑相干光源和相位放大光柵之間，靠近所述相位放大光柵的入口端；所述X射線探測(cè)器設(shè)置在所述分析吸收放大光柵之后靠近其出口端。
[0008]可選地，在一些實(shí)施例中，X射線放大成像系統(tǒng)還包括:信息處理裝置，與所述X射線探測(cè)器連接，用于提取并分析處理所述樣品的信息。
[0009]可選地，在一些實(shí)施例中，所述相位放大光柵和分析吸收放大光柵的光柵周期范圍為0.01-20微米，高寬比的范圍為10-100000 ;其中，所述光柵周期為相鄰單毛細(xì)管的中空通道的中心連線的長(zhǎng)度；所述高寬比為光柵的長(zhǎng)度與相應(yīng)光柵周期的一半的比值。
[0010]可選地，在一些實(shí)施例中，所述相位放大光柵沿其水平中心周線方向上的長(zhǎng)度Hl的取值范圍為0.1-20厘米，入口端直徑Dl的取值范圍為1-200毫米，出口端直徑D2的取值范圍為4-400毫米；所述分析吸收放大光柵沿其水平中心周線方向上的長(zhǎng)度H2的取值范圍為0.1-15厘米，入口端直徑D3的取值范圍為8-500毫米，出口端直徑D4的取值范圍為:12~600 暈米。
[0011 ] 可選地，在一些實(shí)施例中，所述X射線光源透鏡為單/多毛細(xì)管硅酸鹽玻璃或鉛玻璃透鏡，其入口焦距Fl的范圍為1-30厘米，出口焦距F2的范圍為1-40毫米，出口焦斑的直徑范圍為0.05-20微米，長(zhǎng)度LI的范圍為5-200毫米，入口端直徑Dinl范圍為3_40毫米，出口端直徑Dtjutl范圍為1-20毫米。
[0012]可選地，在一些實(shí)施例中，所述X射線光源透鏡的出口焦斑的直徑范圍為I微米，長(zhǎng)度LI為50毫米，入口端直徑Dinl為10毫米，出口端直徑D。_為I毫米；所述相位放大光柵的光柵周期為2微米，高寬比為1300，入口端直徑Dl和出口端直徑D2分別為8毫米和12毫米；所述分析吸收放大光柵的光柵周期為2微米，高寬比為900，入口端直徑D3和出口端直徑D4分別為15毫米和18毫米。
[0013]可選地，在一些實(shí)施例中，所述相位放大光柵和分析吸收放大光柵沿垂直于其水平中心線方向的橫截面的外形為四邊形；其中，構(gòu)成所述多毛細(xì)管X射線光柵的中空單毛細(xì)管的輪廓外形為六角形或圓形。
[0014]可選地，在一些實(shí)施例中，構(gòu)成所述X射線光源透鏡、相位放大光柵和分析吸收放大光柵的多個(gè)單毛細(xì)管緊密排列，位于中心位置的單毛細(xì)管為一根，其所在的層數(shù)定義為1，則從內(nèi)向外各層上的單毛細(xì)管的數(shù)目為6(n-l)，其中η為層數(shù)，η>1，各單毛細(xì)管的內(nèi)徑大小相同。
[0015]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):
[0016]采用本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案后，由于本實(shí)用新型的X射線放大成像系統(tǒng)采用具有較大“高寬比”的相位放大光柵和分析吸收放大光柵，不僅制作工藝簡(jiǎn)單，原材料價(jià)格較低廉，便于推廣，而且其適用的X射線能量范圍廣，尤其可以適用于高能X射線，并可通過低空間分辨的探測(cè)器獲取高空間分辨的成像效果，因而可大幅提高該X射線放大成像系統(tǒng)的分辨率和使用范圍。
[0017]另外，X射線放大成像系統(tǒng)采用實(shí)驗(yàn)室X射線光管與X射線光源透鏡相結(jié)合的方式獲取微焦斑相干光源，在提高性能的同時(shí)還能降低造價(jià)成本，便于推廣，具有潛在重要應(yīng)用和廣泛使用范圍。
[0018]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】予以說明。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本實(shí)用新型實(shí)施例一部分的附圖用來提供對(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:
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的X射線放大成像系統(tǒng)的組成示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中X射線光源透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中X射線光源透鏡沿垂直于其中心對(duì)稱軸線的剖面示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中相位放大光柵的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中分析吸收放大光柵的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中相位放大光柵或分析吸收放大光柵沿垂直于其中心對(duì)稱軸線的剖面示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明
[0027]I X射線光源
[0028]2毛細(xì)管X射線光源透鏡
[0029]3微焦斑光源
[0030]4 樣品
[0031]5相位放大光柵
[0032]6分析吸收放大光柵
[0033]7 X射線探測(cè)器
【具體實(shí)施方式】
[0034]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。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(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。
[0035]需要說明的是，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。
[0036]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的各優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0037]基于對(duì)現(xiàn)有X射線光柵的性能及其制作方法的分析，本實(shí)用新型的發(fā)明人進(jìn)行了大量的毛細(xì)管X射線光學(xué)器件研制和應(yīng)用研宄，制作出一種X射線光源透鏡和具有較大“高寬比”的多毛細(xì)管X射線放大光柵，進(jìn)而提出一種采用該X射線光源透鏡和多毛細(xì)管X射線光柵的X射線放大成像系統(tǒng)。
[0038]參照?qǐng)D1，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的X射線放大成像系統(tǒng)的組成示意圖，X射線放大成像系統(tǒng)包括:X射線光源1、X射線光源透鏡2、相位放大光柵5、分析吸收放大光柵6、及X射線探測(cè)器7。其中:
[0039]X射線光源透鏡2的入口端設(shè)置有X射線光源1，X射線光源透鏡2用于會(huì)聚X射線光源I發(fā)射的X射線，得到微焦斑相干光源3，微焦斑相干光源3用于照射樣品4。相位放大光柵5設(shè)置于樣品4之后，用于收集并調(diào)制照射樣品4后的X射線并產(chǎn)生衍射自成像效應(yīng)，得到干涉條紋。
[0040]分析吸收放大光柵6設(shè)置于相位放大光柵5之后，位于衍射自成像效應(yīng)對(duì)應(yīng)