一種軟x射線光束能量衰減膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于X射線領(lǐng)域，具體涉及一種軟X射線光束能量衰減膜，特別涉及X射線衰減、聚酰亞胺薄膜及鋁薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線在空間中廣泛存在，特別是在天體物理現(xiàn)象活躍爆發(fā)時(shí)，X射線會大量產(chǎn)生，在天文觀測中常被觀測記錄。在X射線成像方面，1999年發(fā)射升空的美國的錢德拉天文臺和2000年發(fā)生成功的歐洲牛頓天文臺是目前世界上性能最好的X射線天文望遠(yuǎn)鏡，十幾年的工作已幫助人類記錄了大量空間的X射線事件。
[0003]除了成像外，還有一類X射線活動(dòng)是以X射線光子形態(tài)存在的，對這類天文現(xiàn)象的記錄稱為X射線探測。國際已有相關(guān)宇航單位開展了空間X射線探測載荷的研制工作，相應(yīng)的載荷性能測試工作同步開展。
[0004]載荷性能測試中需要構(gòu)造符合空間X射線輻射水平的X射線光子源，但是目前尚未存在可直接產(chǎn)生發(fā)射單光子劑量X射線的裝置，需要使用衰減實(shí)現(xiàn)。多層膜技術(shù)主要是周期多層膜，對不吸收物質(zhì)，可以通過將許多窄帶膜系疊加起來得到較大的帶寬，以及有規(guī)律地變化多層膜的周期厚度，以獲得較大帶寬的多層膜。但是在軟X射線波段，由于所有材料都有吸收，上述方法不完全適合，因此要探索新的方法。有些人用某一周期厚度為起始值，線性改變周期厚度，從而得到帶寬較寬積分反射率較大的多層膜，但這種方法得到的寬帶有一定的限度。
[0005]銀(Ag)在3.0nm?10.0nm波段的質(zhì)量吸收系數(shù)較小，且隨波長的變化幅度也小，同時(shí)，還具有良好的延展性和可塑性，因而是4.0nm?8.0nm波段X射線衰減膜的合適材料。利用直流磁控濺射方法制備Ag衰減膜，得到不同厚度無針孔的Ag衰減膜。用Ag的質(zhì)量吸收系數(shù)可以計(jì)算出Ag衰減膜的厚度與衰減倍數(shù)之間的關(guān)系曲線。Ag衰減膜的質(zhì)量厚度是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它的測量準(zhǔn)確性直接關(guān)系到Ag膜衰減系數(shù)定標(biāo)的正確性，從而影響到X射線譜線強(qiáng)度測量的準(zhǔn)確性。
[0006]Zr的密度為6.47g/cm3，在6.0nm?15.0nm波段內(nèi)的質(zhì)量吸收系數(shù)比較適中，且不易氧化，因此比較適合作為類Ni機(jī)制Ag(14.0nm)的X射線激衰減膜。Zr膜也是采用直流濺射的方法制備的，制備時(shí)真空室本底真空度抽至lX10_3Pa，A,濺射時(shí)工作氣體氬氣壓強(qiáng)為1.2Pa，濺射電壓500V，濺射速率約為6.7nm/min。為解決Zr膜性脆、內(nèi)應(yīng)力較大的問題，采取了對Zr膜濺射制備后立刻在真空中進(jìn)行退火的方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種軟X射線光束能量衰減膜，可以實(shí)現(xiàn)對1.2keV以下X射線光子的屏蔽，實(shí)現(xiàn)對可見光波段的屏蔽，以及對光子能量在1.2keV以上的X射線進(jìn)行有效衰減。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種軟X射線光束能量衰減膜，包括聚酰亞胺膜層和鋁膜層，使用蒸鍍的方法將鋁膜層鍍在聚酰亞胺膜層上；聚酰亞胺膜層對IkeV以下的X射線有衰減屏蔽作用，鋁膜對可見光波段具有衰減屏蔽作用。
[0009]聚酰亞胺的膜層厚度為I μπι。
[0010]銷膜層厚度為1nm或20nm或30nm或40nm或50nm。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]本實(shí)用新型提供了一種軟X射線光束能量衰減膜，新穎之處集中體現(xiàn)在該膜層設(shè)計(jì)方法是一種復(fù)合膜層設(shè)計(jì)方法，通過兩種不同性質(zhì)膜層材料實(shí)現(xiàn)對不同譜段光子的衰減或者屏蔽。針對軟X射線波段，特別是IkeV以上波段的軟X射線，使用聚酰亞胺膜層實(shí)現(xiàn)IkeV以下X射線光子的屏蔽，對于可見光波段的影響使用鋁膜材料進(jìn)行屏蔽，又利用了其在X射線譜段的較好的透過性。采用的聚酰亞胺膜層為I μ m，而鋁膜層厚度在百微米之內(nèi)，并使用蒸鍍的方法將鋁膜層附著于聚酰亞胺薄膜上，通過對鋁薄膜厚度的控制，可以對X射線光子衰減進(jìn)行較精確控制。
【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型衰減膜層構(gòu)成圖。
[0014]圖2 25 μ m聚酰亞胺膜層對X射線衰減作用。
[0015]圖3 I μπι聚酰亞胺膜層對X射線衰減作用。
[0016]圖4 50nm鋁膜層對X射線衰減作用。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，衰減膜包括聚酰亞胺膜層和鋁膜層兩個(gè)部分，聚酰亞胺膜層對IkeV以下的X射線有衰減屏蔽作用，鋁膜對可見光波段具有衰減屏蔽作用。
[0018]由于要實(shí)現(xiàn)對軟X射線的能量衰減，即要求衰減膜可以通過IkeV以上的X射線，聚酰亞胺薄膜的厚度如果過大，會導(dǎo)致IkeV左右的X射線無法透過，如圖2所示。
[0019]聚酰亞胺膜層的厚度為I μ m，這種厚度的聚酰亞胺膜層對IkeV的X射線光子衰減率在50%左右，對2keV以上的X射線光子透過率在90%以上，對l_2keV的X射線光子透過率隨光子能量增加不斷提高，如圖3所示。
[0020]但是，I ym厚度的聚酰亞胺薄膜在200eV處有較高的透過率，需要使用第二種膜層材料對該波段進(jìn)行屏蔽。鋁膜層對可見光波段具有較好的屏蔽作用，可以用來屏蔽能量處于200eV左右的光子，如圖4所示。
[0021]銷膜層厚度可變，可對X射線光子具有一定的衰減作用，可設(shè)計(jì)為10nm、20nm、30nm、40nm和50nm，使用蒸鍍的方法將納米量級厚度的銷膜層附著在I μπι厚度的聚酰亞胺膜層上，整個(gè)膜層可將X射線強(qiáng)度降低至單光子量級水平，工作譜段>lkeV，衰減效率為0.1%,0.5%、1%、2%等可選。
[0022]本實(shí)用新型說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軟X射線光束能量衰減膜，其特征在于:包括聚酰亞胺膜層和鋁膜層，使用蒸鍍的方法將鋁膜層鍍在聚酰亞胺膜層上；聚酰亞胺膜層對IkeV以下的X射線有衰減屏蔽作用，鋁膜對可見光波段具有衰減屏蔽作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟X射線光束能量衰減膜，其特征在于:聚酰亞胺的膜層厚度為I ym。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟X射線光束能量衰減膜，其特征在于:鋁膜層厚度為1nm 或 20nm 或 30nm 或 40nm 或 50nmo
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種軟X射線光束能量衰減膜，這種膜包含聚酰亞胺薄膜和鋁薄膜兩部分，采用蒸鍍的方式將鋁薄膜附著在聚酰亞胺薄膜表面。聚酰亞胺薄膜對1keV以下的X射線有衰減屏蔽作用，鋁薄膜對可見光波段具有衰減屏蔽作用，通過更改聚酰亞胺薄膜與鋁薄膜的厚度控制對軟X射線的衰減能力。
【IPC分類】G21F1-12
【公開號】CN204577115
【申請?zhí)枴緾N201520200991
【發(fā)明人】劉勛, 蘇云, 郭崇嶺, 李維, 阮寧娟
【申請人】北京空間機(jī)電研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月3日