本发明专利技术涉及一种高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列，其包括在公共载体上的复数个全材料菲涅耳波带片。还涉及通过提供包括多个微柱的公共载体和将至少两种不同材料的交替层沉积到至少某些微柱上以制造全材料菲涅耳波带片前体阵列的工艺。还涉及用于生产高分辨率全材料菲涅耳波带片(FZP)阵列的装置；该用于生产高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列的装置包括用于在公共载体中提供复数个微柱的第一装置、将至少两种不同材料的交替层施加到布置在公共载体上的至少一些微柱上的沉积装置以及切片装置，该切片装置将全材料菲涅耳波带片从柱中切出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高分辨率全材料菲涅耳波带片阵列及其制造工艺
本专利技术涉及一种高分辨率全材料(fullmaterial)菲涅耳波带片阵列，其制造工艺和一种生产高分辨率全材料菲涅耳波带片(FZP)阵列的装置。
技术介绍
X射线显微成像已被证明是一种重要的成像技术。在第一种方法中，显微镜的分辨率受所使用的辐射的波长限制。与可见光相比，X射线的优点在于波长更短，潜在地允许更高的分辨率。然而，传统透镜对X射线的折射或反射是非常有限的。因此，衍射的菲涅耳波带片已被视为用于聚焦X射线(尤其是在软X射线能量中)的最受欢迎和最成功的聚焦装置。(全材料)菲涅耳波带片为衍射透镜，其由至少包括两种材料的多层膜(multilayers)组成，该至少包括两种材料的多层膜作为FZP的波带(zones)。鉴于纳米级技术的快速发展及其对科学发展的重大影响，尤其是其在生物学、化学和所有生命科学和地球科学中的应用，需要进行X射线显微成像和聚焦装置(例如菲涅耳波带片)的进一步改进。此外，还需要一种相对便宜且平行的FZP生产工艺。此外，X射线光学中的主要挑战之一是制备可将硬X射线聚焦到纳米级分辨率并具有高衍射效率的光学器件。由于这种光学器件需要具有非常高的长宽比(aspectratio)的、具有倾斜到布拉格角的波带的透镜，其制备非常困难。在可能的选择中，多层膜(全材料)菲涅耳波带片(ML-FZP)是最适合完成这一挑战的选择之一，因为如果波带可以倾斜到布拉格角，则可以制备的长宽比几乎不受限。ML-FZP的制备始于一厘米长的玻璃纤维衬底(substrate)，其直径为例如30微米。在该衬底上，通过原子层沉积技术(ALD)沉积交替的多层膜。这一工艺已获得专利号为US9360603B2的专利。通过其连续的自限性表面反应，ALD允许埃级精度的沉积厚度和优异的保形性(conformality)。这也使溅射切片ML-FZP所需要进行的、玻璃纤维的旋转不再必要。由于无需进行衬底的旋转，故可以提高精度且可以显著提高FZP的均匀性和分辨率。由于可以从多个被沉积的玻璃纤维切出(例如通过聚焦离子束进行切片)具有所需的厚度的多个单个FZP，因此该工艺允许从中间产品同时生产出几乎无限量的ML-FZP。
技术实现思路
然而，由于无法容易地控制作为衬底材料的玻璃纤维的表面粗糙度、圆度(circularity)和玻璃纤维锥角(taperangle)等性质，故需寻求制备多个这种中间产品或类似的中间产品的替代方法。因此，本专利技术的目的是提供一种制备多个这种中间产品或类似的中间产品的方法以及制备这种中间产品的阵列或类似的中间产品的阵列的方法，从而能够简单且廉价地生产多个具有或不具有倾斜到布拉格角的波带的菲涅耳波带片；由于高的、甚至是可选的长宽比和无差错的层膜或波带，这种菲涅耳波带片具有高分辨率和高效率。该目的通过根据权利要求1的菲涅耳波带片阵列、根据权利要求6的制造工艺和根据权利要求15的制造装置来实现。在下文更详细地描述菲涅耳波带片阵列、其制造方法和用于制造其的装置。本专利技术的一个主要方面为全材料菲涅耳波带片前体阵列，其包括布置在公共载体上的复数个全材料菲涅耳波带片前体。在优选的实施例中，全材料菲涅耳波带片前体阵列具有受控的锥角。在进一步优选的实施例中，布置在同一公共载体上的一些菲涅耳波带片前体的这些锥角是彼此不同的。这意味着布置在同一公共载体上的至少两个菲涅耳波带片前体可以提供不同的锥角。优选地，这些菲涅耳波带片前体倾斜到针对不同能量优化的不同布拉格角。在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体在公共载体上彼此相间隔。全材料菲涅耳波带片前体阵列的特征在于全材料菲涅耳波带片前体的中心轴在公共载体上彼此平行布置。在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴布置为平行于公共载体的法线(surfacenormal)。因此，它们布置为垂直于公共载体的表面。更优选地，该公共载体的表面是其最上表面。在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴布置为垂直于公共载体的纵向方向。该公共载体的纵向方向为载体提供最宽范围的方向。在全材料菲涅耳波带片前体阵列的优选实施例中，全材料菲涅耳波带片前体的中心轴的材料与公共载体的材料相同。在下文中，术语“菲涅耳波带片前体阵列”和“菲涅耳波带片阵列”同义使用；因为如下文所述，其既可整体地作为光学器件使用，也可从菲涅耳波带片前体阵列中切出一个或多个菲涅耳波带片以提供一个或多个菲涅耳波带片。菲涅耳波带片前体阵列(或菲涅耳波带片阵列)可包括复数个柱，在该柱上沉积交替的材料层。这些沉积层形成FZP的不同波带。优选地，该柱固定在公共载体上并且不可相对于彼此移动。在优选实施例中，公共载体是晶元。然而，衬底不限于Si晶元。在优选的实施方案中，该公共载体包含至少一种选自包括金属、玻璃、氧化物、合金、硫酸盐和金属氧化物的组的材料。在另一个优选的实施方案中，该公共载体包含至少一种选自玻璃、((单)晶)硅、氧化铝或金的材料。可表明的是：相对于Si衬底而言，某些衬底(尤其是Au衬底)上的制造速度显著提高。在优选的实施方案中，单晶Au用作公共载体的材料。这种材料允许提高的铣削(millling)速度。与硅相比，Au的溅射产率非常高。在更进一步优选的实施方案中，衬底是(111)型Au单晶。已表明的是，铣削出(111)型Au单晶的速度是使用(100)型Au单晶时的两倍。在优选实施例中，使用高Z材料作为公共载体的材料。这种材料的一个例子是Au。使用Au作为衬底时不需要额外的光束截捕沉积(beam-stopdeposition)，该光束截捕沉积通过寄生沉积覆盖具有Pt/C层的波带。在优选实施例中，布置在公共载体上的全材料菲涅耳波带片前体中的至少一个与布置在同一公共载体上的至少一个另外的全材料菲涅耳波带片前体不同。与通过材料沉积在纵向的衬底(例如细丝)上制造单个FZP或多个FZP的已知方法不同，本专利技术允许平行地生产多个具有不同的光学特性的FZP。使用细丝(wires)作为衬底的FZP生产能够制造出多于一个的单个FZP，然而该工艺仅能生产出具有相同的直径且没有倾斜的侧壁(或不同的锥角(α))的FZP。在另一个优选的实施方案中，材料膜沉积在透X射线载体膜上，然后用于制造FZP前体。该载体膜的材料可以是Si、Si3N4、碳相关材料(例如金刚石、类金刚石碳、多晶碳和厚度构造为促进给定能量的X射线的透射性的其它透X射线材料)。沉积物可以是低Z或高Z的金属和非金属元素或它们的化合物或合金，前提是它们为给定的X射线能量提供足够高的衍射效率。本专利技术允许在同一公共载体上布置多个不同的全材料菲涅耳波带片前体，每个前体产生一个或多个不同的FZP。全材料菲涅耳波带片前体可以在参数方面彼此不同，所述的参数选自包括其直径(宽度)、锥角(α)、长度(高度)和材料的组。本专利技术首次实现全材料FZP阵列。与单个FZP相比，阵列的优点在于其可以直接安装在X射线显微镜中。优选地，FZP阵列可以直接用于硬X射线FEL或其它硬X射线显微镜中。当需要改变聚焦光学器件时，使用整个的阵列将是有利的；改变聚焦光学器件的原因为：将要使用不同的X射线能量；或者在FEL的情况下，光学器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于公共载体上布置有多个全材料菲涅耳波带片前体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 EP 16184001.2;2017.03.17 EP 17161526.31.全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于公共载体上布置有多个全材料菲涅耳波带片前体。2.根据权利要求1所述的全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于所述的全材料菲涅耳波带片前体在所述的公共载体上彼此相间隔。3.根据权利要求1或2所述的全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于所述全材料菲涅耳波带片前体的中心轴在所述的公共载体上彼此平行布置。4.根据前述任一权利要求所述的全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于所述全材料菲涅耳波带片前体的中心轴布置为平行于所述公共载体的法线。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的全材料菲涅耳波带片前体阵列，其特征在于所述的全材料菲涅耳波带片前体阵列具有受控的锥角，其中布置在相同的所述公共载体上的一些所述的菲涅耳波带片前体之间的锥角优选地彼此不同。6.生产全材料菲涅耳波带片前体阵列的工艺，其特征在于包括以下步骤：a)提供包含复数个微柱的公共载体；b)将至少两种不同材料的交替层沉积到至少一些所述的微柱上。7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于通过选自包括以下工艺的组中的至少一种工艺，生产所述复数个微柱：-聚焦离子束(FIB)铣削；-等离子聚焦离子束(Plasma-FIB)铣削；-旋涂结合直接激光写入，或双光子聚合，或任何其它微缩印刷工艺；-直接...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌穆特·腾卡·桑利，吉泽拉·许茨，卡拉曼·凯斯金博拉，焦成革，
申请(专利权)人：马克斯普朗克科学促进学会，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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