本发明专利技术涉及一种制造结构化光栅的方法、对应的结构化光栅部件(1)和成像系统。所述方法包括以下步骤：在衬底(20)上提供(110、120、130)催化剂(30)，所述催化剂(20)具有光栅图案；在所述催化剂(30)上生长(140)纳米结构(50)以便基于所述光栅图案来形成壁(52)和沟槽(54)；并且使用X射线吸收材料(70)来填充(160)纳米结构(50)的所述壁(52)之间的所述沟槽(54)。本发明专利技术提供一种用于制造结构化光栅的改进的方法和这样的结构化光栅部件(1)，其特别地适合于暗场X射线成像或相衬成像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化光栅部件、成像系统和制造方法
本专利技术涉及一种制造结构化光栅的方法和对应的结构化光栅部件。本专利技术特别地适用于医学应用中的暗场或相衬X射线成像的领域，同时应用当然不限于这些领域并且可以例如被应用于非破坏性试验(NDT)。
技术介绍
已知暗场X射线成像或相衬成像要求具有几μm宽度和200-300μm深度的沟槽/壁结构的特殊光栅部件，即，其具有非常高的深宽比。X射线吸收率在壁与沟槽之间变化，使得由第一或相位光栅部件创建的干涉图样可以使用第二或分析器光栅部件分析。US2012/0307966A1公开了一种用于相衬成像的装置，包括用于X射线暗场成像或相衬成像的光栅部件。光栅装置包括分束器光栅和分析器光栅。US2018/0187294A1公开了一种用于产生可以形成处于较低粘度的状态的金属玻璃材料的模制材料的过程，并且可以在相当短的时间内制造几十pm或更小的小结构，同时通过以下过程来精确地控制其形状，该过程包括：以0.5K/s的温度增加速率将过冷状态金属玻璃材料或固体金属玻璃材料加热到针对所述金属玻璃材料的过冷液体的结晶过程开始的温度处的温度或比其更高的温度的加热步骤，以及传送模制所述金属玻璃材料直到针对所述金属玻璃材料的过冷液体的结晶过程已经完成的模制步骤。本专利技术的目标是提供一种用于制造结构化光栅的方法和这样的结构化光栅部件，其特别适合于暗场X射线成像或相衬成像，并且其允许更容易达到的光栅制造。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种制造结构化光栅的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上提供催化剂，所述催化剂具有光栅图案，在所述催化剂上生长纳米结构以便基于所述光栅图案来形成壁和沟槽，并且使用X射线吸收材料来填充纳米结构的所述壁之间的所述沟槽。由于对应于所述光栅图案的纳米结构被生长，因而其形成具有对应于所述纳米结构的X射线吸收率的X射线吸收率的壁。由于此外所述壁之间的沟槽使用X射线吸收材料(即，具有至少比所述纳米材料更高的X射线吸收率的材料)来填充，因而可以获得适合于例如暗场X射线成像的光栅部件。因此，根据该方面的方法允许获得具有有利特性的结构化光栅，同时将方法的复杂性保持到最小值。所述衬底特别地是导电衬底，其中，所述衬底可以是类似具有电镀基底的导电硅的刚性衬底，电镀基底包括例如铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)。所述衬底可以备选地或额外地包括导电箔，包括镍箔和/或铜箔，其中，所述衬底然后可选地包括所述导电箔下面的绝缘体。所述催化剂优选地以所述衬底之上的子层的形式提供，其中，所述催化剂被配置用于所述纳米结构生长过程。优选地，在所述催化剂上生长纳米结构。换言之，没有纳米结构将在未提供催化剂的衬底上的区域上生长。优选地，生长垂直于所述衬底的表面的纳米结构，同时还预见了在特定角度下生长纳米结构。特别地，有角度的纳米结构可以通过例如提供具有相对于所述衬底的倾斜形状的催化剂或通过不同方法来生长。所述光栅图案优选地包括纵向光栅元件，其是伸长和平行中的至少一个。所述光栅图案旨在覆盖本领域技术人员的光栅的所有理解，而全部催化剂和衬底以及仅所述催化剂和所述衬底的子结构可以以光栅图案的形式提供。在优选实施例中，所述纳米结构使用具有比所述X射线吸收材料更低的X射线吸收率生长，所述材料特别地示出比所述X射线吸收材料的X射线吸收率低至少两倍的X射线吸收率。优选地，X射线吸收率的差异允许如适合于例如暗场或相衬成像中的相位光栅的干涉图样的生成，以及例如与这些应用中的所谓的分析器光栅有关的强度改变的生成。术语X射线吸收率具有本领域中通常适用的含义。特别地，当比较X射线吸收率时，优选地比较特定能量或波长的X射线吸收率。更优选地，比较待用于所述结构化光栅的应用的所有能量或波长的X射线吸收率。因此，最优选地，所述纳米结构具有比所述结构化光栅预期的整个能量范围上的X射线吸收材料显著地更低的X射线吸收率。在优选的实施例中，所述纳米结构包括碳纳米管(CNT)或由碳纳米管(CNT)构成。由于其特别是关于X射线吸收的性质，CNT特别地适合作为根据本专利技术的纳米结构。另外，CNT可以生长直到具有高稳定性的高长宽比。根据该实施例，预见了所有种类的CNT，包括单壁CNT、双壁CNT和其组合。其对于CNT是垂直CNT是优选的。在优选的实施例中，所述方法还包括以下步骤：在使用所述X射线吸收材料来填充所述沟槽之前应用钝化层。所述钝化层优选地支持利用X射线吸收材料来填充所述沟槽的步骤，并且因此优选地基本上完全覆盖所述纳米结构的壁。更具体地，针对经由例如电镀充满X射线吸收材料的步骤，钝化层作为允许仅从所述沟槽的底部到顶部而非从所述侧壁(即，所述壁)电镀的隔离材料是必要的。否则，没有空隙的完全填充可能是不可能的。在优选实施例中，所述CNT连同被称为纳米结构的应用的钝化层一起。在优选实施例中，应用所述钝化层包括化学气相沉积的步骤，特别地包括原子层沉积(ALD)的步骤。化学气相沉积并且特别是ALD是将薄材料层沉积在衬底上的众所周知的方法。有利地，实现了相应地覆盖所述纳米结构的所有壁的基本上均匀厚度。由于采用的方法，所述钝化层的应用可以被精确地控制以也在所述沟槽内的定义深度处停止，使得所述钝化层不覆盖所述衬底，衬底优选地是导电的并且因此不会由于应用在其上的钝化层而绝缘。在一些实施例中，电导率可以对于利用X射线吸收材料来填充所述沟槽的步骤是基本的，诸如针对包括电镀的方法。而且，所述渗透可以被精确地控制以在钝化层的定义厚度处停止。在优选实施例中，所述钝化层被应用于距所述衬底的定义距离，特别地到小于2μm的距离。因此，可以维持所述衬底的电连接性，同时安全地防止所述纳米结构还原或氧化。优选地，所述钝化层中采用的钝化材料包括氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)中的至少一个。在优选的实施例中，填充所述沟槽的步骤包括电镀的步骤。使用电镀用于填充所述沟槽携带牢固地且完全地(即，在没有空隙的情况下)利用X射线吸收材料来填充所述沟槽的优点。由于所述衬底是导电的，因而其可以用作用于所述电镀过程的一个电极。优选地，用于电镀的X射线吸收材料包括至少一个X射线吸收材料，更优选地是金(Au)、铅(Pb)和铋(bi)中的至少一个，而同样地也可以采用其他元素、合金或其组合。在一些实施例中，所述沟槽中的X射线吸收材料的填充高度可以通过调节理论时间来定义，可能非常好的是，所述光栅未被完全填充，而是仅被填充到某个水平，其小于所述CNT结构。在优选的实施例中，填充所述沟槽的步骤包括特别地使用机械应力、高温度和低压力的机械填充的步骤。由于该填充方法不依赖于电镀，因而所述钝化层不必被提供，因此允许减少步骤的数目和整体上制造方法的复杂性。在例如Lei,Yaohu等人的“ImprovementoffillingbismuthforX-rayabsorptiongratingsthroughtheenhancementofwettability”(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制造结构化光栅的方法，所述方法包括以下步骤：/n在衬底(20)上提供(110、120、130)催化剂(30)，所述催化剂(20)具有光栅图案，/n在所述催化剂(30)上生长(140)纳米结构(50)以便基于所述光栅图案来形成壁(52)和沟槽(54)，并且/n使用X射线吸收材料(70)来填充(160)纳米结构(50)的所述壁(52)之间的所述沟槽(54)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 EP 18205877.61.一种制造结构化光栅的方法，所述方法包括以下步骤：
在衬底(20)上提供(110、120、130)催化剂(30)，所述催化剂(20)具有光栅图案，
在所述催化剂(30)上生长(140)纳米结构(50)以便基于所述光栅图案来形成壁(52)和沟槽(54)，并且
使用X射线吸收材料(70)来填充(160)纳米结构(50)的所述壁(52)之间的所述沟槽(54)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米结构(50)使用具有比所述X射线吸收材料(70)更低的X射线吸收率的材料来生长，所述材料特别地示出比所述X射线吸收材料(70)低至少两倍的X射线吸收率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米结构(50)包括碳纳米管(CNT)或由碳纳米管(CNT)构成。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤(106)：在使用所述X射线吸收材料(70)来填充(160)所述沟槽(54)之前应用钝化层(60)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，应用所述钝化层(60)包括化学气相沉积的步骤，特别地包括原子层沉积(ALD)的步骤。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述钝化层(60)被应用于距所述衬底(20)的定义距离，其中，所述定义距离特别地小于2μm。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，填充所述沟槽(54)的步骤包括电镀的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，填充所述沟槽(54)的步骤包括以下各项中的至少一项：...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·福格特米尔，D·赫尔梅斯，刘波，A·亚罗申科，S·乌尼克里希南，J·W·M·雅各布斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，荷兰应用科学研究会TNO，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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