一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，该成像谱仪包括激光器、楔形棱镜、靶装置、多层反射镜、滤光器、针孔、样品以及Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片；靶装置包括两种不同的材料制成的靶材料；多层反射镜的凹面内侧设有楔形棱镜，多层反射镜的凹面外侧设有激光器，该激光器光源正对楔形棱镜；多层反射镜的凹面内侧的反射光区域内设有靶装置，在多层反射镜至多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点方向上分别设有滤光器、针孔，且多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点处设有样品，在样品远离多层反射镜方向侧分别设有Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片、CCD。本实用新型专利技术成本低，便于应用，光源更有效，并且即使高原子序数元素也可被用来作为靶材料。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪
本技术属于生物样品成像
，尤其涉及一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪。
技术介绍
2.3～4.4纳米波段X射线，被称为“水窗”(waterwindow)，该辐射由于蛋白质的吸收率是水的10倍以上而非常适合作为生物样品成像光源及水下军事通信。早期研究者基于同步辐射光源作为“水窗”光源研究生物样品成像已获得成功。“水窗”生物样品成像技术有大量的潜在应用，如可以用来研究疾病的机理，如美国伯克利实验室已做早期研究并被Nautre等期刊报道(Nature435(2005)1210-1213)。但是，同步辐射光源由于其维修及运行费用及其昂贵阻止了该技术的大规模应用，近年来人们转而寻求其他小型化、成本低的光源替代者。激光等离子体光源是其中很有潜力的一种。目前国际上就基于等离子体光源的“table-top”“水窗”生物样品成像技术已取得了巨大的进步，但是离最终的商业化还有距离。作为“水窗”成像光源的等离子体光源目前主要的技术有：(1)以苏黎世工学院HansHertz教授团队为代表的基于液氮靶技术激光等离子体光源，该技术也被拓展到13.5纳米极紫外光刻技术，并取得了巨大的成功。作为“水窗”光源，该团队已获得了一些生物样品成像，但是现存的问题是效率较低；(2)以德国Giessen大学等团队为代表的气体靶技术，目前的问题也是效率较低；需要说明的是这两种方案的光学成像系统都是基于菲涅尔zone-plate光学技术的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，旨在解决上述
技术介绍
中所存在的不足之处。本技术是这样实现的，一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，该成像谱仪包括：激光器，楔形棱镜，靶装置，多层反射镜，滤光器，针孔，样品，Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片，以及CCD；其中，所述靶装置包括两种不同的材料制成的靶材料；所述多层反射镜的凹面内侧设有楔形棱镜，所述多层反射镜的凹面外侧设有激光器，该激光器光源正对楔形棱镜；所述多层反射镜的凹面内侧的反射光区域内设有靶装置，在多层反射镜至多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点方向上分别设有滤光器、针孔，且多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点处设有样品，在样品远离多层反射镜方向侧分别设有Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片、CCD。优选地，所述两种不同的材料制成的靶材料分别为Mo靶材料以及Zr靶材料。优选地，所述多层反射镜为由两种不同反射率的材料构成的反射镜。优选地，所述多层反射镜的两种材料分别为Cr和V。本技术克服现有技术的不足，提供一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，本技术的碰撞等离子体产生装置及实施方法可参见专利(ZL201621155978.6，李博文，陈熙萌，一种双脉冲碰撞等离子体极紫外光刻光源产生装置)。与上述专利不同的是，本技术的靶材料为两种不同的材料，原因在于该波段极紫外和更短波长的光会被空气和传统的透镜吸收，所以传统的棱镜透射式光学系统或镜面反射光学系统将不适用，并且为了获得较高的光源效率，辐射光源波长需要和多层反射镜的最佳反射位置尽量匹配，装置必须安装在真空腔室里；此外，波长必须控制得非常窄，不然会破坏图像的对比度。基于此方面的考虑，本技术用不同的靶材料，由碰撞等离子体可以产生可调光源，以期于多层反射镜相匹配。相比于现有技术的缺点和不足，本技术具有以下有益效果：(1)相比于同步辐射光源而言，本技术成本大大的降低，此外是同步辐射光源不可移动，而基于本技术我们实现了Table-top“水窗”成像谱仪，便于应用；(2)与气体靶相比，本技术由于辐射强度增加，所以光源更有效；(3)相比于液滴靶技术而言，由于液滴靶对于熔点较高的元素液化靶的降温和寿命是个大的制约因素，而本技术基于碰撞等离子体光源产生装置，即使高原子序数元素也可被用来作为本技术的靶材料。附图说明图1是本技术适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪的结构示意图；图2是本技术多层反射镜反射效率随波长的变化关系示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1～2所示，其中，图1是本技术适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪的结构示意图，图2是本技术多层反射镜反射效率随波长的变化关系示意图。本技术公开了一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，如图1所示，该成像谱仪包括激光器1，楔形棱镜2，靶装置3，多层反射镜4，滤光器5，针孔6，样品7，Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片8，以及CCD9；其中，所述靶装置3包括两种不同的材料制成的靶材料；所述多层反射镜4的凹面内侧设有楔形棱镜2，所述多层反射镜4的凹面外侧设有激光器1，该激光器1光源正对楔形棱镜2；所述多层反射镜4的凹面内侧的反射光区域内设有靶装置3，在多层反射镜4至多层反射镜4凹面内侧反射光的聚焦点方向上分别设有滤光器5、针孔6，且多层反射镜4凹面内侧反射光的聚焦点处设有样品7，在样品7远离多层反射镜4方向侧分别设有Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片8、CCD9。在本技术实施例中，所述激光器1光源经过楔形棱镜2分裂成两束，聚焦后分别照射所述靶装置3中一靶材料上并产生两个等离子体，驱动激光器1作用产生碰撞等离子体，辐射的x射线光源光被多层反射镜4收集反射；反射的光源经滤光器5和针孔6辐照需成像的样品7，再经Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片8后被CCD9记录。在本技术实施例中，所述两种不同的材料制成的靶材料分别为Mo靶材料以及Zr靶材料。所述多层反射镜4为由两种不同反射率的材料构成的反射镜，所述多层反射镜4的两种材料分别优选为Cr和V。在本技术的实际应用过程中，激光器1的光源穿过反射镜后照射在楔形棱镜2后分为两束光源，该两束光源分别照射在靶装置3上的两种不同的靶材料上后同时产生两个等离子体，这两个等离子体空间相遇会产生所谓的碰撞等离子体。本技术所需的“水窗”波段(2.3～4.4nm)的软X射线经多层反射镜4反射被收集(也就是反射)，由于多层反射镜4的反射带宽极端窄，只有位于这个带宽的辐射才能被反射(如图2所示)，另一方面，正是由于这个反射带宽极窄，所以需要产生波长可调光谱去匹配多层反射镜4的位置。收集的光源经滤光器5和针孔6辐照需成像的样品7，经Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片8后被CCD9记录。相比于同步辐射光源而言，本技术成本大大的降低，此外是同步辐射光源不可移动，而基于本技术我们实现了Table-top“水窗”成像谱仪，便于应用；与气体靶相比，本技术由于辐射强度增加，所以光源更有效；此外，相比于液滴靶技术而言，由于液滴靶对于熔点较高的元素液化靶的降温和寿命是个大的制约因素，而本技术基于碰撞等离子体光源产生装置，即使高原子序数元素也可被用来作为本技术的靶材料。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，其特征在于，该成像谱仪包括：激光器，楔形棱镜，靶装置，多层反射镜，滤光器，针孔，样品，Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片，以及CCD；其中，所述靶装置包括两种不同的材料制成的靶材料；所述多层反射镜的凹面内侧设有楔形棱镜，所述多层反射镜的凹面外侧设有激光器，该激光器光源正对楔形棱镜；所述多层反射镜的凹面内侧的反射光区域内设有靶装置，在多层反射镜至多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点方向上分别设有滤光器、针孔，且多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点处设有样品，在样品远离多层反射镜方向侧分别设有Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片、CCD。

【技术特征摘要】
1.一种适用于“水窗”x射线的生物样品成像谱仪，其特征在于，该成像谱仪包括：激光器，楔形棱镜，靶装置，多层反射镜，滤光器，针孔，样品，Schwarzschild投影物镜或菲涅耳带片，以及CCD；其中，所述靶装置包括两种不同的材料制成的靶材料；所述多层反射镜的凹面内侧设有楔形棱镜，所述多层反射镜的凹面外侧设有激光器，该激光器光源正对楔形棱镜；所述多层反射镜的凹面内侧的反射光区域内设有靶装置，在多层反射镜至多层反射镜凹面内侧反射光的聚焦点方向上分别设有滤光器、针孔，且多层反射镜凹面内侧反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博文，陈熙萌，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62