準單色光成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學成像技術領域，特別涉及一種準單色光成像系統。
【背景技術】
[0002]目前，納米成像技術應用廣泛，受到人們的高度重視。為符合高空間分辨納米成像的技術要求，現有的納米成像設備大都采用同步輻射光源，因為同步輻射光源的強度高，可以通過單色器等插入件將同步輻射光單色化，使同步輻射光符合納米成像的技術要求。
[0003]但是，本申請的發明人發現:同步輻射裝置體積龐大，造價昂貴，且數量有限，不便廣泛使用。另外，由于實驗室普通微焦斑光源的功率低，通過這種低功率光源得到的單色光用于高分辨納米成像技術時，其成像效率會很低。由于高功率和微焦斑是一對矛盾，即:若光源焦斑小，則功率就會降低，若功率高，則光源焦斑就會大。簡單來講，這主要是因為功率升高了后，若光源焦斑太小的話，靶心就會被融化掉。因此，如何獲取微焦斑且高功率的光源至今為止也沒有得到很好的解決，也是本申請發明人一直致力解決的技術難題。
【實用新型內容】
[0004]有鑒于此，為解決現有技術中的問題，本實用新型實施例提出一種準單色光成像系統，能夠實現高效納米成像的同時降低設備成本，并提升設備的功能和壽命。
[0005]進一步來講，本實用新型實施例提出的準單色光成像系統包括:X射線光源、準單色器、毛細管X光會聚透鏡、會聚器、放大器及探測器；其中:所述X射線光源設置在所述毛細管X光會聚透鏡的入口焦斑處，所述準單色器設置在所述X射線光源與所述毛細管X光會聚透鏡之間，近于所述毛細管X光會聚透鏡入口端；所述毛細管X光會聚透鏡的出口焦斑處形成第一準單色微焦斑；所述會聚器的入口焦斑與所述毛細管X光會聚透鏡的出口焦斑形成共聚焦結構，所述會聚器的出口焦斑處形成第二準單色微焦斑；所述會聚器的出口焦斑處放置有樣品；所述會聚器的入口端處配置有所述調節器，用于擋住入射或出射于所述會聚器的中間部分X射線；所述放大器設置于所述樣品之后的光路上，用于會聚并放大所述樣品的成像信號；所述探測器設置在所述放大器之后，用于探測并收集所述樣品的成像信號。
[0006]可選地，在一些實施例中，所述X射線光源為X射線光管發射的X射線束，所述X射線光管的靶材為鉬、銀或鎢中的一種；和/或，所述X射線光源的功率范圍為I?1000瓦。
[0007]可選地，在一些實施例中，所述毛細管X光會聚透鏡為X射線會聚透鏡；所述毛細管X光會聚透鏡由單根單毛細管構成；或者，所述毛細管X光會聚透鏡由多根單毛細管構成，沿垂直于其中心線方向的橫截面為正六邊形，沿其長度方向上的截面空間橢球曲面段。
[0008]可選地，在一些實施例中，所述毛細管X光會聚透鏡中位于其中心位置的一根單毛細管所在的層數定義為第一層，從內向外第η層中單毛細管的數目為6 (η-1)，且η > I ;和/或，所述毛細管X光會聚透鏡的長度范圍為3?10厘米，入口端直徑范圍為I?30毫米，出口端直徑范圍為I?10毫米，入口焦距4的范圍為I?20厘米，出口焦距f2的范圍為I?40毫米。
[0009]可選地，在一些實施例中，所述會聚器為橢球形，在沿其中心對稱線方向上的截面為旋轉橢球面段，沿垂直于其中心線方向的截面為圓形；其中，所述會聚器的長度范圍為I?170毫米，入口焦距F的取值范圍為5?50毫米，出口焦距f的取值范圍為I?30毫米，入口端直徑D的取值范圍為2?20毫米，出口端直徑d的取值范圍為2?20毫米。
[0010]可選地，在一些實施例中，所述準單色器的制作材料為金屬材料；和/或，所述會聚器的制作材料為鉛玻璃。
[0011 ] 可選地，在一些實施例中，所述會聚器的長度為30毫米，入口直徑為10毫米，出口直徑為12毫米，入口焦距為30毫米，出口焦距為9毫米。
[0012]可選地，在一些實施例中，所述毛細管X光會聚透鏡的長度L為65毫米，入口端的直徑Din為17毫米，出口端的直徑D _為2毫米；其中，在17.4keV能量點，所述毛細管X光會聚透鏡的入口焦距4為73毫米，出口焦距f 2為13毫米，焦斑直徑為25微米，功率密度放大倍數為8000。
[0013]可選地，在一些實施例中，所述放大器為波帶片，所述波帶片的最外層透射X射線圓環的直徑與離開所述會聚器出口焦斑的X射線束的中空環狀結構相匹配；波帶片最外層透射X射線圓環的寬度范圍I?200納米；和/或，所述X射線探測器為空間分辨探測器，空間分辨范圍為I?100微米，能量探測范圍為9?lOOkeV。
[0014]可選地，在一些實施例中，上述準單色光成像系統還可包括:分析終端，與所述探測器連接，用于對所述樣品的成像信號進行納米成像分析。
[0015]相對于現有技術，本實用新型各實施例具有以下優點:
[0016]采用本實用新型實施例的技術方案后，本實用新型準單色光成像系統采用具有高功率密度增益的毛細管X光會聚透鏡，結合會聚器，使X射線從大焦斑光源出來后，被準單色器和毛細管X光會聚透鏡會聚成第一準單色微焦斑，X射線離開該第一準單色微焦斑后，被會聚器再次會聚，得到直徑更小的并且準單色X射線微焦斑，該第二準單色微焦斑照射在到樣品上，樣品對應的X射線成像信號經過放大器后到達探測器，從而基于低功率光源的高分辨和高效率的X射線納米成像，降低高效納米成像技術對X射線源功率的要求，實現利用低功率的光源進行高效納米成像，同時降低準單色光成像系統的設備成本，使其便于推廣。
[0017]另外，本實用新型實施例充分利用毛細管X光會聚透鏡和會聚器的特點，采用共聚焦結構對設備的功能和壽命都有很大的改善，進而提高成像設備的成像分析效率。
[0018]本實用新型實施例的更多特點和優勢將在之后的【具體實施方式】予以說明。
【附圖說明】
[0019]構成本實用新型實施例一部分的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1為本實用新型實施例的準單色光成像系統的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例中毛細管X光會聚透鏡的示意圖；
[0022]圖3為圖2中毛細管X光會聚透鏡沿垂直于其中心線的剖面示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例中會聚器的結構及光路示意圖；
[0024]圖5為圖4中會聚器沿垂直于其中心線的剖面示意圖。
[0025]附圖標記說明
[0026]I X射線光源
[0027]2 準單色器
[0028]3 毛細管X光會聚透鏡
[0029]4 第一準單色微焦斑
[0030]5 調節器
[0031]6 會聚器
[0032]7 第二準單色微焦斑
[0033]8 放大器
[0034]9 探測器
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0036]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0037]為實現高效率的納米成像，本實用新型實施例采用準單色器和毛細管X光會聚透鏡會聚大焦斑光源的發散X光得到第一準單色微焦斑，在后續光路中，通過調節器和會聚器進一步會聚第一準單色的微焦斑得到更小的第二準單色微焦斑，該第二準單色微焦斑照射在樣品上，從而實現高效率納米成像。
[0038]下面結合附圖，對本實用新型的各實施例作進一步說明:
[0039]參照圖1，其示出了本實施例提出的一種準單色光