PMMA材料制作X射线组合透镜技术研究

给出了基于衍射理论的评价X射线聚焦组合透镜三维聚焦性能的理论方法。利用该理论方法分析得出X射线组合透镜的聚焦性能与透镜的工作波长、透镜材料、单元透镜数量及凹面半径等参数之间的关系。用LIGA技术中的软X射线光刻方法制作了PMMA材料X射线组合透镜。该组合透镜由40个平凹折射单元依次排列而成,相邻的两透镜单元彼此相切,凹面半径分别为200μm,400μm,500μm,600μm,700μm。此外,X射线组合透镜的表面粗糙度测试结果表明,粗糙度均方根值小于50 nm。

X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦性能研究

X射线组合透镜是一种利用折射效应对X射线聚焦成像的新型元件。本文结合衍射理论和统计学理论,推导得出X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦强度分布公式,并以此为基础对X射线组合透镜的结构参数进行设计。计算得出了PMMA、Si、Al三种材料的X射线组合透镜在不同工作波长下的强度增益、焦斑尺寸和焦深等聚焦性能指标。并针对PMMA材料X射线组合透镜,分析了近焦点处三维聚焦性能随组合透镜结构参数的变化关系,给出了一种PMMA材料X射线组合透镜的设计结果。根据设计的组合透镜结构参数,计算了当X射线工作波长为0.15nm时,X射线辐射经过组合透镜后的近焦点处的强度分布。

高能X射线组合透镜聚焦性能的实验结果

高能X射线组合透镜是一种基于折射效应的新型X射线光学元件。报道了这种新型X射线光学元件聚焦性能的最新实验结果。设计的高能X射线组合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,包括40个相同的、顺序排布的平凹折射单元,折射单元的球面半径为200μm,组合透镜的几何口径约为500μm,长度约为8 mm,焦距约为1.3 m。简要描述了PMMA材料X射线组合透镜的制作技术和制作过程。并给出了X射线组合透镜聚焦性能测试实验系统和实验条件。最后给出8 keV单色X射线辐射下,PMMA材料X射线组合透镜的聚焦性能的测试结果,对实际测试结果进行了分析和讨论,得出结论,焦距等参量与理论计算结果基本吻合。

抛物面型X射线组合折射透镜光学性能分析

抛物面型X射线组合折射透镜是一种适用于硬X射线波段的新型光学元件。由于采用抛物面型,可以消除球差,因而能够产生亚微米尺度焦斑并具有更好的成像性能。本文给出了旋转轴对称抛物面型X射线组合透镜的理论研究成果。首先,利用矩阵光学方法,推导了其精确的焦距公式,得到了薄透镜判定准则;其次,根据衍射理论,推导出焦点处的光强分布,得到其极限焦斑大小。最后,本文还给出了透过率和有效孔径的理论公式。针对用Al、Be、PMMA三种材料制作的抛物面型X射线组合折射透镜,本文给出了各个光学性能指标的数值计算结果。

抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究

结合衍射理论和矩阵光学方法得出抛物面型X射线组合折射透镜的光学性能指标(包括其焦距的严格表达式、薄透镜近似的判定准则、透过率和有效孔径,以及极限聚焦光斑尺寸等).采用X射线深度光刻技术实际制作了PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜并给出了工艺测试结果.最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,实际构建了基于3种不同结构参数的PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统.并实际测试了其聚焦性能,均获得了良好的聚焦效果,给出实测结果并对实测结果进行了分析和讨论.

高能X射线聚焦组合透镜的理论研究

X射线聚焦组合透镜是一种利用折射效应对X射线辐射聚焦的新型元件。针对X射线波段的特性 ,综合考虑折射和吸收效应得出组合透镜的衍射屏函数 ,并利用衍射理论推导出X射线组合透镜的设计理论。利用统计学理论中一阶、二阶原点矩表征像面处的光学性能 ,使设计更简洁。该理论方法可方便地推广到双凹折射单元情况。通过数值计算分析了像面处强度分布的二阶中心矩以及焦点处辐射强度随组合透镜结构参量的变化关系 ,给出了一种铝基X射线组合透镜的结构参量设计结果。对于设计的组合透镜结构参量 ,计算了当X射线辐射能量分别为 0 .93keV ,9.89keV和 2 9.78keV时 。

X射线长组合折射透镜的理论和实验研究

结合矩阵光学方法与衍射理论,得到研究X射线长组合折射透镜光学性能(包括焦斑尺寸、有效光束半径和强度增益等)的理论方法。设计并采用LIGA技术实际制作了顶点曲率半径50μm的抛物面型PMMA材料长X射线组合折射透镜,在北京同步辐射装置(BSRF)的形貌站(4W,1A)对其在8keV时的聚焦性能进行了实际测试。给出了模拟计算和实测结果,并进行了分析讨论,实测结果显示了良好的聚焦效果,理论与实验结果基本吻合。

制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能影响研究

本文主要介绍对X射线组合折射透镜的制作工艺误差对其聚焦性能影响的研究结果.首先给出采用深度X射线光刻技术制作的PMMA材料圆柱面型X组合折射透镜的工艺测试结果,得出制作工艺误差值,定性分析制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能的影响.然后根据实际的制作工艺误差建模,给出详尽的理论分析和定量的理论模拟结果.最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,构建基于PMMA材料的圆柱面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统,实际测试了有明显工艺误差和尽量消除工艺误差的两种X射线组合折射透镜的聚焦性能,给出实测结果并对实测结果进行分析和讨论.

铜材料X射线聚焦组合透镜的设计与制作

铜材料X射线聚焦组合透镜是一种基于折射效应的X射线聚焦元件。简单介绍了组合透镜的设计理论研究结果,并据此对材料作了选择。针对铜材料组合透镜,分析了组合透镜结构参数、X射线工作波长的选择对组合透镜光学性能的影响。在此基础上,设计了组合透镜的结构参数,使其在硬X射线波段具有较好的聚焦性能,并能获得较高的焦斑强度。采用准LIGA技术制作了铜材料X射线组合透镜,给出了部分铜材料X射线组合透镜结构测量结果。