X射线聚焦组合透镜的设计与制作

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1、X射线聚焦组合透镜的设计与制作摘要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。该器件具有不需要折转光路、高温稳定性好且易冷却、结构简单紧凑等特点。随着对x射线组合透镜研制的深入和技术的改进，x射线组合透镜将在芯片无损快速探测、半导体工业中化学成分、晶体质量及机械应力的探测和分析中发挥重要作用。利用原予散射因子数据，对常用x射线组合透镜材料在高能x射线波段的光学常数进行了计算，弗分析了组合透镜设计中的材料选择问题。针对X射线波段的特性，分析了x射线组合透镜的折射和吸收效应。将X射线组合透镜聚焦装置与夫琅和费衍射装置作了比较，认为x射线组合透镜聚

2、焦装置可被当作一种夫琅和费衍射装置。利用傅立叶变换与夫琅和费衍射的关系，采用傅立叶频谱分析方法得出了x射线组合透镜的焦面强度分布函数。并与常用的基于菲涅耳一基尔霍夫衍射理论得出的结果相比较，以此验证了傅立叶频谱分析方法的可行性。根据焦面光强度分布函数，通过数值计算简单分析了焦面强度分布、焦点处辐射强度与组合透镜参数的变化关系。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

3、了部分铜材料x射线组合透镜结构测量结果。对折衍射X射线聚焦组合透镜也做了前期的研究。关键词X射线组合透镜，傅立叶频谱分析，参数设计，准LIGA制作工艺DESIGNANDMANUFACTUREOFX．RAYCoMPOUNDREFRACTIVELENSABSTRACTThex—raycompoundrefractivelensisanovelrefractivex-rayopticaldevice。Withthedevelopmentandapplicationofthex-raycompoundlens，x—raycompoundlensmayfindalarge

4、spectrumofapplicationsinresearchandtechnologyWjththedataofatomscatteringfactors．opticalconstantsofsomeusefulmaterialforx-raycompoundlensinhigh·-energyX-．raywavebandwerecalculated．Itisimportanttopredicttheintensitydistributioninfocusingplanefordesigningthex-raycompoundrefractivelenses

5、．Onthebasisofanalyzingthestructureofx—raycompoundlensesandcomparingitwithFraunhoferdiffractionsystem，itisconcludedthatthex·rayfocusingsystemcanberegardedasakindofFraunhoferdiffractionsystem．Therefore，amethodbasedonFourierspectrumanalysisispresentedtopredicttheintensitydistributionint

6、hefocusingplanefortheX．raylenses．TherelationshipbetweentheparametersofCux-raycompoundlensanditsperformanceisanalyzed．Thex-raycompoundlenspresentedinthispaperisproposedforsub—micrometerfocusingofhigh—energyx—rays(>5keV)togainbetterfocusingperformanceandtransmissionefficiencyatthefocal

7、plane．Amicro-fabricationtechniquecalledquasi-LIGAtechnologyisusedtomanufacturetheCucompoundlens．Abriefdescriptionoftheprocessingofthetechniqueisgiven，andthecharacterizationsofthestructureofthecompoundlensbySEMarealsoshowninthispaper．Abriefdescriptiononrefractive—diffractivelensisgive

8、nKEYWORDSX—r