X射線光柵成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種X射線光柵成像系統(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。
[0003]現(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，這是因?yàn)橄鄬τ诘湍躕射線，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大“高寬比”X射線光柵的要求。
[0004]另外，利用常規(guī)的X射線吸收襯度成像技術(shù)對碳、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)的另一個關(guān)鍵因素在于如何得到高功率的相干光，非常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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提出一種采用具有較大“高寬比”的多毛細(xì)管X射線光柵的X射線光柵成像系統(tǒng)，可提高分辨率，降低造價(jià)成本，便于推廣。
[0006]進(jìn)一步來講，該X射線光柵成像系統(tǒng)包括:X射線光源；多毛細(xì)管X射線源光柵，其入口端設(shè)置有所述X射線光源，用于會聚所述X射線光源發(fā)射的X射線并得到用于照射樣品的相干光；所述樣品設(shè)置于所述源光柵的出口端；多毛細(xì)管X射線相位光柵，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射線產(chǎn)生衍射自成像效應(yīng)；多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵，設(shè)置于所述相位光柵之后，位于所述衍射自成像效應(yīng)對應(yīng)的自成像平面位置處，所述分析吸收光柵用于收集所述相位光柵射出的X射線并進(jìn)行處理，將其中的相位信息轉(zhuǎn)化為可識別的光強(qiáng)信息；x射線探測器設(shè)置在所述分析吸收光柵之后，用于探測并收集所述樣品的信息。
[0007]進(jìn)一步來講，該X射線光柵成像系統(tǒng)還包括:信息處理裝置，與所述X射線探測器連接，用于提取并分析處理所述樣品的信息。
[0008]可選地，在一些實(shí)施例中，所述樣品放置于所述多毛細(xì)管X射線源光柵和多毛細(xì)管X射線相位光柵之間，靠近所述多毛細(xì)管X射線相位光柵的入口端；所述X射線探測器設(shè)置在所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵之后靠近其出口端。
[0009]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線源光柵沿其長度方向上的外形為圓柱型面段、拋物線型面段或者其它二次曲面段；和/或，所述多毛細(xì)管X射線相位光柵和所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵沿各自長度方向上的外形均為圓柱形面段。其中所述多毛細(xì)管X射線相位光柵入口端和出口端的直徑相同；所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵入口端和出口端的直徑相同。
[0010]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線源光柵、所述多毛細(xì)管X射線相位光柵及所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵為多毛細(xì)管X射線光柵，由多根硅酸鹽或鉛玻璃單毛細(xì)管拉制而成。
[0011]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線光柵的光柵周期范圍為0.01-30微米，高寬比的范圍為5-90000 ;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度；所述高寬比為所述多毛細(xì)管X射線光柵的長度與相應(yīng)光柵周期的一半的比值。和/或，所述多毛細(xì)管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑范圍為1-700毫米，適用X射線的能量范圍為0.l-200keV。
[0012]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線源光柵中每根單管的中空內(nèi)經(jīng)的直徑為《，X射線的波長為λ，多毛細(xì)管X射線相位光柵的光柵周期為P，則所述多毛細(xì)管X射線源光柵和所述毛細(xì)管X射線相位光柵之間的距離L彡wp/ λ。
[0013]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線源光柵的入口焦距F取值范圍為
1-20厘米、入口端直徑d的取值范圍為2-8毫米、出口端直徑D的范圍為0.2-40厘米、光柵長度h的取值范圍為0.1-25厘米；所述多毛細(xì)管X射線相位光柵中，沿光柵水平中心周線方向上的長度為hi的取值范圍在0.1-15厘米，相位光柵入口端和出口端的直徑相同，都為dl的取值范圍在0.2-40厘米；所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵中，沿光柵水平中心周線方向上的長度為h2的取值范圍在0.1-10厘米，入口端和出口端直徑相同，都為d2的取值范圍在0.2-40厘米。
[0014]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線源光柵的光柵周期為6微米，高寬比為2000 ;所述多毛細(xì)管X射線源光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為10毫米，適用能量為20keV的X射線；所述多毛細(xì)管X射線相位光柵的光柵周期為4微米，高寬比為1000，所述多毛細(xì)管X射線相位光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為11毫米，適用能量為20keV的X射線；所述多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵的光柵周期為3微米，高寬比為700，多毛細(xì)管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為12毫米，適用能量為20keV的X射線。
[0015]可選地，在一些實(shí)施例中，所述多毛細(xì)管X射線光柵沿垂直于其水平中心線方向的橫截面的外形為正六邊形；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。其中，構(gòu)成所述多毛細(xì)管X射線光柵的多個單毛細(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。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明各實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]采用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案后，本發(fā)明X射線光柵成像系統(tǒng)中的多毛細(xì)管X射線源光柵、多毛細(xì)管X射線相位光柵及多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵為具有較大“高寬比”的多毛細(xì)管X射線光柵，可大幅提高該X射線光柵成像系統(tǒng)的分辨率，這種高分辨率的X射線光柵成像系統(tǒng)的使用范圍廣，并且可以采用實(shí)驗(yàn)室X射線光管，因此，本發(fā)明的X射線光柵成像系統(tǒng)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]本發(fā)明實(shí)施例的更多特點(diǎn)和優(yōu)勢將在之后的【具體實(shí)施方式】予以說明。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例一部分的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的X射線光柵成像系統(tǒng)的組成示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中多毛細(xì)管X射線源光柵的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中多毛細(xì)管X射線相位光柵的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中六角形多毛細(xì)管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的剖面示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中圓形多毛細(xì)管X射線光柵沿垂直于其中心對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多毛細(xì)管X射線源光柵
[0029]3 樣品
[0030]4多毛細(xì)管X射線相位光柵
[0031]5多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵
[0032]6 X射線探測器
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(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。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組入口 ο
[0035]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的各實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0036]基于對現(xiàn)有X射線光柵的性能及其制作方法的分析，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了大量毛細(xì)管X射線光學(xué)器件研制和應(yīng)用研宄，制作出一種具有較大“高寬比”的二維高能X射線光柵，即多毛細(xì)管X射線光柵，進(jìn)而提出一種采用該多毛細(xì)管X射線光柵的X射線光柵成像系統(tǒng)。
[0037]參照圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的X射線光柵成像系統(tǒng)的組成示意圖，X射線光柵成像系統(tǒng)包括:x射線光源1、多毛細(xì)管X射線源光柵2、多毛細(xì)管X射線相位光柵4、多毛細(xì)管X射線分析吸收光柵5以及X射線探測器6，其中:多毛細(xì)管X射