一种X射线光学元件的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种X射线光学元件的制备方法及系统。该方法包括：确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜；确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。采用该方法制备的X射线光学元件具有两大优势：一是元件在聚焦X射线的同时可实现X射线的单色化；二是X射线单毛细管内表面的多层膜周期厚度小、粗糙度小、界面清晰，单色化X射线的反射率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线光学元件的制备方法及系统


[0001]本专利技术涉及光学元件制备
，特别是涉及一种X射线光学元件的制备方法及系统。

技术介绍

[0002]X射线自1895年被发现以来，就因其独特的性质而被广泛应用，如特征X射线的衍射、X射线成像等，X射线聚焦单色化元件是一种重要的光学元件，它可在聚焦X射线的过程中，实现X射线的单色化。
[0003]玻璃X射线单毛细管可聚焦X射线，多层膜结构可实现特定波长X射线的高效反射，因此，在玻璃X射线毛细管内表面制备特定的高质量多层膜结构，可实现在聚焦X射线的同时实现X射线的单色化。但由于玻璃X射线单毛细管的孔径小，长径比大，其内径通常为几百μm，长度为几cm，常规的薄膜制备方法很难在毛细管内表面制备厚度均匀的薄膜，而制备满足特定设计要求的多层膜结构难度更大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种X射线光学元件的制备方法及系统，制备可聚焦并单色化X射线的光学元件。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种X射线光学元件的制备方法，包括：
[0007]确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜；
[0008]确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；
[0009]根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；
[0010]根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；
[0011]根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。
[0012]进一步地，所述确定多层膜的周期厚度，具体包括：
[0013]根据单色化X射线的波长和入射角度，确定多层膜的周期厚度。
[0014]进一步地，所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料的光学常数之间的差别大于预设差别值。
[0015]进一步地，所述根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数，具体包括：
[0016]计算不同厚度比多层膜的反射率，根据反射率最大化确定薄膜厚度比；
[0017]计算不同周期数多层膜的反射率，当反射率变化小于变化阈值时，对应的周期数为最终周期数。
[0018]进一步地，所述第一薄膜为低原子序数薄膜。
[0019]进一步地，所述第二薄膜为高原子序数薄膜。
[0020]进一步地，所述根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备，具体包括：
[0021]S1：根据第二薄膜的材料和第二薄膜厚度，利用原子层沉积法生长第二薄膜；
[0022]S2：根据根据第一薄膜的材料和第一薄膜厚度，利用原子层沉积法生长第一薄膜；
[0023]S3：循环进行上述步骤S1和S2，直到完成多层膜的周期数。
[0024]本专利技术还提供了一种X射线光学元件的制备系统，包括：
[0025]周期厚度确定模块，用于确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜
[0026]材料确定模块，用于确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；
[0027]薄膜厚度比及周期数确定模块，用于根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；
[0028]薄膜厚度确定模块，用于根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；
[0029]制备模块，用于根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。
[0030]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0031](1)利用原子层沉积法在X射线毛细管内表面制备多层膜结构，由于原子层沉积法是一种气相化学反应，是通过气相前驱体在基体表面形成饱和吸附层、发生化学反应生成薄膜，因此可以实现在小孔径、曲面基底表面生长厚度均匀的薄膜，且原子层沉积法可制备的薄膜种类丰富，可满足X射线多层膜的设计需求
[0032](2)原子层沉积的每个反应周期只生长单个原子层的厚度，薄膜的厚度控制精度高，为单个原子层的厚度，可制备周期厚度为几nm的多层膜结构，且由于原子层沉积具有自限制性和高保形性，所制备的薄膜可保持和基底一样的小粗糙度，且薄膜间的生长过程相互独立，薄膜间界面清晰，扩散少，因此多层膜结构的质量高，X射线的反射率更接近理论值。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例X射线光学元件的制备方法的流程图；
[0035]图2为入射X射线为平行束示意图；
[0036]图3为入射X射线为点光源示意图；
[0037]图4为X射线聚焦单色化元件的结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本专利技术的目的是提供一种X射线光学元件的制备方法及系统，制备可聚焦并单色化X射线的光学元件。
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0041]如图1所示，X射线光学元件的制备方法包括：
[0042]步骤101：确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜。根据单色化X射线的波长和入射角度，确定多层膜的周期厚度。
[0043]根据入射X射线的入射方向，可将其分为平行光束和点光源两种情况，当入射X射线为平行光束时，如图2所示，根据单色化X射线的波长λ和入射角度θ，确定多层膜的周期厚度d，d＝nλ/(2sinθ)，n为衍射级次且n为正整数；当入射X射线为点光源时。如图3所示，根据X射线的入射角度θ1和θ2以及单色化X射线的波长λ，计算确定多层膜的周期厚度d，d＝nλ/(2sinθ)，且θ1<θ<θ2，获得单色X射线的波长范围为λ1～λ2，其中λ1＝2dsinθ1/n，λ2＝2dsinθ2/n。
[0044]步骤102：确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料。
[0045]步骤103：根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数。
[0046]反射率是周期厚度、薄膜厚度比和周期数的函数，在确定薄膜周期厚度后，根据材料光学常数β选择两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X射线光学元件的制备方法，其特征在于，包括：确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜；确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。2.根据权利要求1所述的X射线光学元件的制备方法，其特征在于，所述确定多层膜的周期厚度，具体包括：根据单色化X射线的波长和入射角度，确定多层膜的周期厚度。3.根据权利要求1所述的X射线光学元件的制备方法，其特征在于，所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料的光学常数之间的差别大于预设差别值。4.根据权利要求1所述的X射线光学元件的制备方法，其特征在于，所述根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数，具体包括：计算不同厚度比多层膜的反射率，根据反射率最大化确定薄膜厚度比；计算不同周期数多层膜的反射率，当反射率变化小于变化阈值时，对应的周期数为最终周期数。5.根据权利要求1所述的X射线光学元件的制备方法，其特征在于，所述第一薄膜为低原子序数薄膜。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳丽，孔祥东，张新月，韩立，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：