[發(fā)明專利]光子篩相襯物鏡、制造方法及成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010263339.2
• 申請(qǐng)日: 2010-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102004276A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程冠曉;胡超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18;G02B27/42;G21K7/00
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及物鏡領(lǐng)域，特別涉及一種光子篩相襯物鏡、制造方法及成像方法。

【背景技術(shù)】

短波電磁輻射具有強(qiáng)大的穿透物體的能力。短波電磁輻射成像技術(shù)廣泛地應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域的物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)。由于圖像上不同區(qū)域間存在明暗程度的差別，即襯度，才使得能觀察到清晰的圖像細(xì)節(jié)。短波顯微鏡是一種利用紫外或X射線等短波電磁輻射獲得被測(cè)物體的放大的圖像的設(shè)備。顯微鏡所獲得的圖像襯度，通常依賴于被測(cè)物體對(duì)光電子輻射的能量吸收或者相位調(diào)制。前者稱為吸收襯度成像，而后者稱為相位襯度成像。

典型的吸收襯度短波顯微鏡系統(tǒng)，通常用一個(gè)聚焦元件，例如會(huì)聚透鏡，將輻射聚焦于被測(cè)物體，用一個(gè)物鏡，例如波帶片，將經(jīng)過(guò)被測(cè)物體的透射輻射能量收集起來(lái)并形成圖像記錄在像面的探測(cè)器上。吸收襯度與輻射的光子能量的三次方成反比，與原子序數(shù)的四次方成正比。因而，吸收襯度成像適用于低能量輻射和高原子序數(shù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的情形，但是不能提供足夠的樣品穿透深度，不適用于低原子序數(shù)物質(zhì)或者弱吸收材料的結(jié)構(gòu)探測(cè)。

對(duì)于由低原子序數(shù)物質(zhì)或者弱吸收材料構(gòu)成的被測(cè)物體，可以利用其結(jié)構(gòu)的相移特性產(chǎn)生圖像襯度。雖然短波顯微成像技術(shù)的前景十分誘人，但是其發(fā)展一直受制于聚焦短波輻射的關(guān)鍵器件。因?yàn)閹缀跛械牟牧蠈?duì)X射線等短波輻射的折射率都小于1，所以難以采用常規(guī)的折射或反射光學(xué)系統(tǒng)對(duì)其聚焦或成像。傳統(tǒng)的相位襯度短波顯微鏡，采用基于波帶片物鏡的相位襯度短波顯微成像技術(shù)。但圖像細(xì)節(jié)模糊、圖像對(duì)比度較低，且波帶片與位于其焦面上的相襯環(huán)難以精確對(duì)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種成像對(duì)比度和分辨率較高且對(duì)準(zhǔn)精確的光子篩相襯物鏡。

此外，還有必要提供一種光子篩相襯物鏡的制造方法。

還有必要提供一種光子篩相襯物鏡的成像方法。

一種光子篩相襯物鏡，包括由基底和設(shè)于所述基底上的多個(gè)透光孔所形成的光子篩透鏡及設(shè)于所述光子篩透鏡表面的變相板，所述變相板位于所述光子篩透鏡的中部或環(huán)繞于所述光子篩透鏡的邊緣，且所述光子篩透鏡的中心與變相板的中心在同一軸線上。

優(yōu)選地，所述基底的表面為平面或曲面。

優(yōu)選地，所述光子篩透鏡為振幅型光子篩、相位型光子篩和消色差光子篩中的一種。

優(yōu)選地，所述變相板與所述光子篩透鏡設(shè)于所述基底的兩面。

優(yōu)選地，所述光子篩透鏡為圓形，所述變相板的形狀為位于所述光子篩透鏡的中部的圓或環(huán)繞于所述光子篩透鏡的邊緣的圓環(huán)。

一種光子篩相襯物鏡的制造方法，包括以下步驟：

提供一基底；

在所述基底上蝕刻多個(gè)透光孔，以形成光子篩透鏡；

在所述光子篩透鏡表面形成變相板，且使所述變相板位于所述光子篩透鏡的中部或環(huán)繞于所述光子篩透鏡的邊緣，變相板的中心與光子篩透鏡的中心在同一軸線上。

優(yōu)選地，所述變相板為在所述光子篩透鏡上電鍍或者光刻形成。

優(yōu)選地，在所述基底的一面上蝕刻形成所述光子篩透鏡，在所述基底的另一面上蝕刻形成所述變相板。

優(yōu)選地，在所述基底上蝕刻形成所述光子篩透鏡時(shí)，遮蔽所述基底中心部分，所述變相板由所述基底中心部分形成。

一種基于光子篩相襯物鏡的成像方法，包括以下步驟：

獲取照射物體的透射光和物體相位結(jié)構(gòu)引起的衍射光；

將所述透射光移動(dòng)預(yù)定的相位；

將所述移相后的透射光與所述衍射光會(huì)聚在像面上形成干涉圖像。

上述光子篩相襯物鏡、制造方法及成像方法，采用光子篩透鏡抑制旁瓣和高階衍射焦點(diǎn)，成像分辨率和成像對(duì)比度高；光子篩透鏡與變相板蝕刻在同一基底上且變相板設(shè)在光子篩透鏡的表面，緊密相接，光子篩透鏡的中心與變相板的中心在同一軸線上，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠精確對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)降低了曝光時(shí)間和曝光劑量，可以實(shí)現(xiàn)弱吸收材料內(nèi)部微細(xì)結(jié)構(gòu)的高成像分辨率和高成像襯度無(wú)損探測(cè)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為光子篩相襯顯微成像原理圖；

圖2A為一個(gè)實(shí)施例中光子篩相襯物鏡中變相板設(shè)置在光子篩透鏡的中心且基底表面為平面的正面圖；

圖2B為一個(gè)實(shí)施例中光子篩相襯物鏡中變相板設(shè)置在光子篩透鏡的中心且基底表面為平面的側(cè)面圖；

圖3A為另一個(gè)實(shí)施例中光子篩相襯物鏡中變相板設(shè)置在光子篩透鏡的邊緣且基底表面為平面的正面圖；

圖3B為另一個(gè)實(shí)施例中光子篩相襯物鏡中變相板環(huán)繞在光子篩透鏡的邊緣且基底表面為平面的側(cè)面圖；

圖4A為一個(gè)實(shí)施例中光子篩相襯物鏡中變相板設(shè)置在光子篩透鏡的中心且基底表面為曲面的側(cè)面圖；