一種焦斑可調的二維x射線平面組合折射透鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種新型的X射線微結構光學器件，即：一種聚焦焦斑可調的二 維X射線平面組合折射透鏡的設計方法和器件結構，適用于硬X射線光束聚焦領域。
【背景技術】
[0002] 自1996年，歐洲同步輻射中心的Snigirev等人首次設計和實現X射線組合折射 透鏡，并利用其完成對光子能量為SKeV的X射線線束聚焦后，國內外科研人員針對X射線 組合折射透鏡已經進行了接近20年的研宄。與K-B鏡、波帶片、多層膜鏡片等X射線聚焦 光學器件相比，X射線組合折射透鏡具有結構緊湊、易校準、相干性保持等優點，特別適用于 硬X射線光束聚焦。目前，X射線組合折射透鏡已經成為了第三代同步輻射線束上的標準X 射線光學器件之一，并且在世界上的絕大多數同步輻射線束上得到了廣泛的應用。以X射 線組合折射透鏡為核心光學器件的X射線無損探測與成像系統，如X射線顯微鏡、X射線熒 光譜儀、X射線衍射儀等，得到了長足的發展和性能提升。
[0003] 按照焦斑類型分類，X射線組合折射透鏡可以分為一維聚焦X射線組合折射透鏡 和二維聚焦X射線組合折射透鏡。其中，一維聚焦X射線組合折射透鏡只能對入射X射線 光束進行一維聚焦，其焦斑為線狀。二維聚焦X射線組合折射透鏡可以對入射X射線光束 進行二維聚焦，其焦斑為點狀。因此，對于X射線無損探測與成像系統而言，二維聚焦X射 線組合折射透鏡是一種實用器件，且其焦斑性能直接影響系統分辨率。目前，代表性的二維 聚焦X射線組合折射透鏡主要有：1)正交結構型二維聚焦X射線組合透鏡（專利【申請號】 CN200810059017)，這種透鏡將一個一級X射線組合透鏡（實現垂直方向聚焦）與一個二級 X射線組合透鏡（實現水平方向聚焦）正交布置，以達到二維聚焦的目的；2)鑲嵌式二維聚 焦X射線組合折射透鏡（專利【申請號】CN201110039806)和拋物面型二維聚焦X射線組合 折射透鏡（專利【申請號】CN201110062978)，這兩種透鏡均通過在母鏡體上交替鑲嵌子鏡， 由母鏡和子鏡交替正交排列，以實現對入射X射線的二維聚焦。
[0004] 然而，雖然目前已經具有了較好的實現二維聚焦X射線組合折射透鏡的技術方 案，但是在實際應用中依然存在兩個技術難題。1)由于同步輻射光源以及器件制作工藝誤 差的影響，制作成型的二維聚焦X射線組合折射透鏡的焦斑形狀一般為橢圓形，而不是較 理想的圓形；2)二維聚焦X射線組合折射透鏡的焦斑尺寸和焦斑深度無法隨著不同的應用 需求而做相應地調整。

【發明內容】

[0005] 為了克服現有的二維聚焦X射線組合折射透鏡在焦斑形狀、焦斑尺寸和焦斑深度 等性能指標缺乏調節性的缺點，本實用新型提供一種可以根據實際的光源情況、實驗環境 和研宄需求而靈活地調節垂直方向和水平方向的焦斑尺寸，進而獲得良好的二維焦斑形狀 和焦斑深度的二維聚焦X射線組合折射透鏡。
[0006] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0007] 一種焦斑可調的二維X射線平面組合折射透鏡，包括二維透鏡裝配架，一維水平 聚焦X射線平面組合折射透鏡和一維垂直聚焦X射線平面組合折射透鏡，所述二維透鏡裝 配架包括拋物面型前端、拋物面型后端、頂部正方形裝配孔和側面正方形裝配孔，所述頂部 正方形裝配孔和側面正方形裝配孔等間隔交替排列的，所述拋物面型前端和拋物面型后端 具有相同的拋物面面型結構參數，所述頂部正方形裝配孔和側面正方形裝配孔具有相同的 邊長，且相互之間裝配孔光軸正交；
[0008] 所述一維水平聚焦X射線平面組合折射透鏡由基底和等間隔排列的拋物面型雙 凹折射單元組成，通過頂部正方形裝配孔裝配于二維透鏡裝配架；所述一維垂直聚焦X射 線平面組合折射透鏡由基底和等間隔排列的拋物面型雙凹折射單元組成，通過側面正方形 裝配孔裝配于二維透鏡裝配架；所述頂部正方形裝配孔數量大于或者等于一維水平聚焦X 射線平面組合折射透鏡的拋物面型雙凹折射單元數量，所述側面正方形裝配孔數量大于或 者等于一維垂直聚焦X射線平面組合折射透鏡的拋物面型雙凹折射單元數量。
[0009] 進一步，所述二維透鏡裝配架的拋物面型前端和拋物面型后端的拋物面面型結構 參數與一維水平聚焦X射線平面組合折射透鏡的拋物面型雙凹折射單元的拋物面面型結 構參數，以及一維垂直聚焦X射線平面組合折射透鏡的拋物面型雙凹折射單元的拋物面面 型結構參數相同。也可以根據不同的應用場合選擇不同。
[0010] 進一步，所述二維透鏡裝配架的頂部正方形裝配孔數量和側面正方形裝配孔數量 相同，也可以根據不同的應用場合選擇不同。
[0011] 本實用新型的技術構思為：所述二維透鏡裝配架在頂部和側面具有交替排列的正 交正方形裝配孔，這些裝配孔只用于固定一維水平聚焦X射線平面組合折射透鏡和一維垂 直聚焦X射線平面組合折射透鏡，而不改變入射的X射線光束的光學性能。一維水平聚焦X 射線平面組合折射透鏡具有獨立結構參數和數量的拋物面型雙凹折射單元，用于實現對入 射的X射線光束的水平聚焦。并且，通過改變拋物面頂點曲率半徑R h和拋物面型雙凹折射 單元數量Nh，可以調整焦斑的水平尺寸Bh。一維垂直聚焦X射線平面組合折射透鏡具有獨立 結構參數和數量的拋物面型雙凹折射單元，用于實現對入射的X射線光束的垂直聚焦。并 且，通過改變拋物面頂點曲率半徑R v和拋物面型雙凹折射單元數量N v，可以調整焦斑的垂 直尺寸Bv。一維水平聚焦X射線平面組合折射透鏡和一維垂直聚焦X射線平面組合折射透 鏡共同完成對入射X射線光束的二維聚焦。
[0012] 本實用新型的有益效果主要表現在：（1)可根據實際的光源情況、實驗環境和研 宄需求，獨立地分別地設計一維水平聚焦X射線平面組合折射透鏡和一維垂直聚焦X射線 平面組合折射透鏡的拋物面面型結構參數和數量。（2)二維透鏡裝配架、一維水平聚焦X射 線平面組合折射透鏡和一維垂直聚焦X射線平面組合折射透鏡均可以采用LIGA技術或者 UV-LIGA技術制作