X射線光柵成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學成像技術領域，特別涉及一種X射線光柵成像系統。
【背景技術】
[0002]目前，X射線光柵在生命、能源、環(huán)境、食品等領域中具有重要應用，由于X射線光柵是非常精密的光學器件，對制作工藝的要求很高，尤其是制作高質量的二維X射線光柵的難度更大，因此，如何制作高質量的二維X射線光柵備受相關科研人員的重視。
[0003]現有的制作光柵的方法主要是采用機械刻劃、全息光刻、電子束光刻、X射線光刻和微電鍍技術等，但通過這些方法制作得到的X射線光柵的“高寬比”不大，而且這些方法在制作較大“高寬比”的二維高能X射線光柵時存在困難，這是因為相對于低能X射線，高能X射線具有更強的穿透能力。因此，現有的X射線光柵不滿足各界對大“高寬比”x射線光柵的要求。
[0004]另外，利用常規(guī)的X射線吸收襯度成像技術對碳、氫、氧等元素組成的物質進行X射線成像分析時，由于分辨率不高，滿足不了實際需要。此外，發(fā)展X射線相襯成像技術的另一個關鍵因素在于如何得到高功率的相干光，非常理想的相干光是同步輻射光源，但同步輻射造價昂貴，不便于推廣。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提出一種采用具有較大“高寬比”的多毛細管X射線光柵的X射線光柵成像系統，可提高分辨率，降低造價成本，便于推廣。
[0006]進一步來講，該X射線光柵成像系統包括:X射線光源；多毛細管X射線源光柵，其入口端設置有所述X射線光源，用于會聚所述X射線光源發(fā)射的X射線并得到用于照射樣品的相干光；所述樣品設置于所述源光柵的出口端；多毛細管X射線相位光柵，設置于所述樣品之后，用于收集并調制照射所述樣品后的X射線產生衍射自成像效應；多毛細管X射線分析吸收光柵，設置于所述多毛細管X射線相位光柵之后，位于所述衍射自成像效應對應的自成像平面位置處，所述多毛細管X射線分析吸收光柵用于收集所述多毛細管X射線相位光柵射出的X射線并進行處理，將其中的相位信息轉化為可識別的光強信息；x射線探測器設置在所述分析吸收光柵之后，用于探測并收集所述樣品的信息。
[0007]進一步來講，該X射線光柵成像系統還包括:信息處理裝置，與所述X射線探測器連接，用于提取并分析處理所述樣品的信息。
[0008]可選地，在一些實施例中，所述樣品放置于所述多毛細管X射線源光柵和多毛細管X射線相位光柵之間，靠近所述多毛細管X射線相位光柵的入口端；所述X射線探測器設置在所述多毛細管X射線分析吸收光柵之后靠近其出口端。
[0009]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線源光柵沿其長度方向上的外形為圓柱型面段、拋物線型面段或者其它二次曲面段；和/或，所述多毛細管X射線相位光柵和所述多毛細管X射線分析吸收光柵沿各自長度方向上的外形均為圓柱形面段。其中所述多毛細管X射線相位光柵入口端和出口端的直徑相同；所述多毛細管X射線分析吸收光柵入口端和出口端的直徑相同。
[0010]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線源光柵、所述多毛細管X射線相位光柵及所述多毛細管X射線分析吸收光柵為多毛細管X射線光柵，由多根硅酸鹽或鉛玻璃單毛細管拉制而成。
[0011]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線光柵的光柵周期范圍為0.01-30微米，高寬比的范圍為5-90000 ;其中，所述光柵周期為相鄰單毛細管的中空通道的中心連線的長度；所述高寬比為所述多毛細管X射線光柵的長度與相應光柵周期的一半的比值。和/或，所述多毛細管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑范圍為1-700毫米，適用X射線的能量范圍為0.l-200keV。
[0012]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線源光柵中每根單管的中空內經的直徑為w，X射線的波長為λ，多毛細管X射線相位光柵的光柵周期為P，則所述多毛細管X射線源光柵和所述多毛細管X射線相位光柵之間的距離L彡wp/ λ。
[0013]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線源光柵的入口焦距F取值范圍為
1-20厘米、入口端直徑d的取值范圍為2-8毫米、出口端直徑D的范圍為0.2-40厘米、光柵長度h的取值范圍為0.1-25厘米；所述多毛細管X射線相位光柵中，沿光柵水平中心周線方向上的長度為hi的取值范圍在0.1-15厘米，相位光柵入口端和出口端的直徑相同，都為dl的取值范圍在0.2-40厘米；所述多毛細管X射線分析吸收光柵中，沿光柵水平中心周線方向上的長度為h2的取值范圍在0.1-10厘米，入口端和出口端直徑相同，都為d2的取值范圍在0.2-40厘米。
[0014]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線源光柵的光柵周期為6微米，高寬比為2000 ;所述多毛細管X射線源光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為10毫米，適用能量為20keV的X射線；所述多毛細管X射線相位光柵的光柵周期為4微米，高寬比為1000，所述多毛細管X射線相位光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為11毫米，適用能量為20keV的X射線；所述多毛細管X射線分析吸收光柵的光柵周期為3微米，高寬比為700，多毛細管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的界面的直徑為12毫米，適用能量為20keV的X射線。
[0015]可選地，在一些實施例中，所述多毛細管X射線光柵沿垂直于其水平中心線方向的橫截面的外形為正六邊形；構成所述多毛細管X射線光柵的中空單毛細管的輪廓外形為六角形或圓形。其中，構成所述多毛細管X射線光柵的多個單毛細管緊密排列，位于中心位置的單毛細管為一根，其所在的層數定義為1，則從內向外各層上的單毛細管的數目為6(n-l)，其中η為層數，η>1，各單毛細管的內徑大小相同。
[0016]相對于現有技術，本實用新型各實施例具有以下優(yōu)點:
[0017]采用本實用新型實施例的技術方案后，本實用新型X射線光柵成像系統中的多毛細管X射線源光柵、多毛細管X射線相位光柵及多毛細管X射線分析吸收光柵為具有較大“高寬比”的多毛細管X射線光柵，可大幅提高該X射線光柵成像系統的分辨率，這種高分辨率的X射線光柵成像系統的使用范圍廣，并且可以采用實驗室X射線光管，因此，本實用新型的X射線光柵成像系統提高性能的同時還能降低造價成本，便于推廣，具有潛在重要應用和廣泛使用范圍。
[0018]本實用新型實施例的更多特點和優(yōu)勢將在之后的【具體實施方式】予以說明。
【附圖說明】
[0019]構成本實用新型實施例一部分的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的X射線光柵成像系統的組成示意圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例中多毛細管X射線源光柵的主體結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例中多毛細管X射線相位光柵的主體結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例中多毛細管X射線分析吸收光柵的主體結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例中六角形多毛細管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的剖面示意圖；
[0025]圖6為本實用新型實施例中圓形多毛細管X射線光柵沿垂直于其中心對稱軸線的剖面示意圖。
[0026]附圖標記說明
[0027]I X射線光源
[0028]2多毛細管X射線源光柵
[0029]3 樣品
[0030]4多毛細管X射線相位光柵
[0031]5多毛細管X射線分析吸收光柵
[0032]6 X射線探測器
【具體實施方式】
[0033]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0035]下面結合附圖，對本實用新型的各實施例作進一步說明:
[0036]基于對現有X射線光柵的性能及其制作方法的分析，本實用新型的發(fā)明人進行了大量毛細管X射線光學器件研制和應用研究，制作出一種具有較大“高寬比”的二維高能X射線光柵，即多毛細管X射線光柵，進而提出一種采用該多毛細管X射線光柵的X射線光柵成像系統。
[0037]參照圖1，其為本實用新型實施例的X射線光柵成像系統的組成示意圖，X射線光柵成像系統包括:X射線光源1、多毛