[發明專利]X射線變焦鏡頭

無效

• 申請號: 00816088.0
• 申請日: 2000-11-24
• 公開（公告）號: CN1391697A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發明（設計）人: A·G·米徹特;P·D·普雷維特
• 申請（專利權）人: 英國技術集團國際有限公司
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06;G21K1/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及一種X射線光學部件，尤其涉及一種光學裝置，它可以聚焦X射線頻率范圍內的電磁輻射。

背景技術

聚焦后的X射線可以有廣泛的應用，例如X射線光刻技術可用于制造微芯片和微機械加工，還廣泛應用于空間解析X射線熒光分析，次細胞研究，X射線顯微技術，以及應用于科學儀器的制造。在這些應用中，都要求有強烈的X射線源，如果可以聚焦X射線就可以增加可用的X射線源的強度。

已知的聚焦X射線的方法包括使用衍射光學組件(波帶片zone?plate)或多層鏡。盡管波帶片可以形成高分辨率圖象，但是，和多層鏡一樣，它們都存在一些缺點，例如效率比較低、需要單色照明和小波帶片孔徑。

切線入射(grazing?incidence)反射光學部件廣泛應用于各個領域，但是因為像差的原因，還沒有應用于高分辨率成像系統。現在主要用于硬X射線應用的系統有Kirkpatrick-Baez光學部件、Wolter光學部件、微毛細管(microcapillary)光學部件、多毛細管(polycapillary)光學部件和微通道板陣列。

在多毛細管光學部件中(描述該部件的文章見于MA?Kumakov?1998?Proc.SPIE?3444?pps.424-429和HN?Chapman，KA?Nugent，SW?Wikins?1991?Rev.Sci.Insrum.62?1542-1561)，使用了一系列很小的(10^-6m)彎曲通道，X射線沿著通道傳導，并使用切線入射反射來聚焦X射線。盡管多毛細管光學部件具有大孔徑、大帶通和高傳輸效率，但是由于需要克服很多限制，使其難以設計和制造，這些限制包括通道寬度、橫截面形狀和曲率的限制，這樣沿著每個通道只有很少的反射(理想情況下是兩個)，因為有了兩個以上的反射，對象和圖象共扼(conjugate)點之間的對應關系可能會失去，所以需要沿著通道的長度改變通道寬度、形狀和曲率。在光學部件入口處通道的開口面積將占整個面積的很大比例(80％)，但是，大開口面積使光學部件變得易碎，而且由于表面粗糙度的原因使反射、吸收率、散射發生變化，這些都是不利因素。

發明內容

我們已經設計出一種基于微結構光學陣列(MOA)的X射線光學系統，它克服了現有系統的很多缺陷。另外，最重要的是，它可以用作X射線變焦鏡頭，可以改變放大率和控制焦距。

本發明提供了一種光學陣列，包括一個平板，其表面由很多X射線透明區域形成，這些透明區域被X射線不透明帶(opaque?band)隔開，這些X射線不透明帶具有一定厚度，這樣當來自X射線源的X射線光束投射到該平板上時，至少有一些X射線被反射出所述不透明帶最外側壁，還有一個控制平板形狀的裝置，使其形成曲面以便聚焦通過該平板的X射線。

另一個方面，本發明提供一種光學陣列，包括多個由X射線透明區域隔開的X射線不透明帶，X射線不透明帶具有一定尺寸，這樣當來自X射線源的X射線光束投射到該陣列上時，至少有一些X射線被反射出所述不透明帶的壁外，該陣列可以變形以便動態改變所述X射線的反射角。

還提供了一種使用本發明中的光學陣列來聚焦X射線束的方法。

X射線不透明帶的厚度是指從不透明帶底部到頂部的距離，即相鄰X射線透明區域之上的高度。

該區域最好為環狀，其結構為包含多個由X射線不透明壁隔開的X射線透明通道。平板上的環可以是同心圓形式，也可以是橢圓、卵形等。

這些壁最好具有一定高度，這樣在每個通道中至少有一個反射，并且在一個薄平板中，通道外壁上的X射線入射角很小的改變可以用于一對一成像，但是通道直徑必須很小，以便減小由于未反射的X射線造成的損失。但是，如果通道直徑太小，某些X射線可能會從通道的兩個壁反射兩次，從而造成丟失。如果平板稍厚一點，可引起像差，因為入射角會沿著通道改變，但是，通過的X射線也更少。

平板的尺寸將取決于實際應用。

通道的寬度最好成放射狀向外增加，以便可以增大入射角，而且通道的寬度最好大于通道之間的X射線不透明區域的寬度。通道寬度將取決于實際應用。

平板可以通過直接在由X射線不透明材料形成的基底上進行蝕刻而形成，這樣就形成了通過平板的X射線透明通道，或者通過在板狀或薄膜狀基底上沉積環狀X射線不透明材料來構成本發明的結構。