[發明專利]X射線吸收光柵的制作方法及其填充裝置

有效

• 申請號: 201210144212.8
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102664054A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 雷耀虎;牛憨笨;李冀;郭金川
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G21K1/02
• 分類號: G21K1/02
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術領域

本發明涉及一種光柵制作方法，尤其涉及一種X射線吸收光柵的制作方法。本發明還涉及一種光柵制作設備，尤其涉及一種用于X射線吸收光柵制作中金屬填充的填充裝置。

背景技術

X射線吸收光柵，主要應用于基于光柵的X射線相襯成像系統中，是該系統的核心器件之一。X射線相襯成像系統不同于目前普遍使用的傳統X射線吸收成像系統，它是一種利用X射線經過物體后產生的相位變化對物體進行成像的新的成像方法。實際上，由輕原子組成的物質對X射線的吸收因子很小，但其相位因子卻很大，因此，利用相位對比度比吸收對比度更容易獲得這類物質內部高質量的圖像。因此，X射線相襯成像技術具有傳統X射線吸收成像技術無法比擬的優越性。主要可應用于有機材料及器件的檢測、生物學及醫學領域、工業無損檢測、火藥填充檢測等領域。

在基于光柵的X射線相襯成像系統中，需將X射線吸收光柵置于X射線源后，X射線吸收光柵的填充重金屬部分吸收X射線，而光柵的另外部分透過X射線，這樣，吸收光柵與普通桌上X射線源共同構成了具有一維空間相干性的X射線源。其中每一個線源具有空間相干性，各線源之間不存在相干性。經過合理設計，各線源形成的相襯圖像可以實現強度疊加，從而使X射線相襯成像系統更加高效。此外，另一X射線吸收光柵置于該系統中相位光柵后泰伯距離處，將物體信息轉變為吸收光柵后的莫爾條紋信息，大大降低了探測難度。

目前用于X射線吸收光柵的制作方法主要是LIGA技術（德文Lithographie,Galvanoformung和Abformung三個詞，即光刻、電鑄和注塑的縮寫）。LIGA技術是一種基于同步輻射源的X射線光刻技術，主要包括X射線同步輻射光刻、電鑄制模和注模復制三個工藝步驟。其借鑒了標準IC光刻工藝，在具有高深寬比圖形的制作中具有無可比擬的優勢，推動了微加工領域的發展。目前瑞士和日本開展X射線相襯成像技術研究的單位均使用該技術制作X射線吸收光柵，但目前為止，使用該技術獲得的X射線吸收光柵面積有限，隨著X射線相襯成像系統技術的成熟，不久后極有可能投入實際應用，同時會面臨對更大面積成像的需求，因此，需要開發更大面積的X射線吸收光柵，但目前這種制作方法無法實現大面積的X射線吸收光柵的制作。另一方面，現今的LIGA技術還不能擺脫同步輻射源的限制，即利用LIGA技術制作的X射線吸收光柵成本很高。制約了X射線相襯成像系統的普及應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有LIGA技術中制作的X射線吸收光柵面積有限、制造成本高的缺陷，提供一種工藝步驟簡單、易于普通實驗室實現、能制作任意面積的X射線吸收光柵的X射線吸收光柵的制作方法。

本發明進一步要解決的技術問題在于，提供一種操作方便、能對硅基結構進行高質量填充X射線強吸收重金屬的用于X射線吸收光柵制作中的重金屬填充裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種X射線吸收光柵的制作方法，包括以下步驟：

（1）、硅基制作：選擇n型或p型硅片并制作光柵掩膜板，在硅片兩表面的任一表面上沉積一層Si₃N₄薄膜，在Si₃N₄薄膜上涂覆光刻膠，將所述光柵掩膜板的圖案光刻到光刻膠上，顯影、定影后依次去除光柵掩模板規定部位的Si₃N₄薄膜，再去除光刻膠；接著在硅片另一表面也通過光刻制作透明電極得到硅基；

（2）、硅基上刻蝕V形槽：保護透明電極，利用堿性刻蝕溶液對硅基進行各向異性腐蝕，在步驟（1）沒有覆蓋Si₃N₄的硅基表面刻蝕出V形槽；

（3）、刻蝕高深寬比陡直結構的溝槽：利用光助電化學刻蝕方法在步驟（2）制成的V形槽的基礎上刻蝕出高深寬比陡直結構的溝槽；

（4）、硅基表面改性：對步驟（3）得到的硅基表面和溝槽內壁面進行改性處理，得到一層改性處理薄膜；

（5）、X射線強吸收重金屬填充：在真空條件下，將步驟（4）得到的硅基浸入熔化的X射線強吸收重金屬中，加壓使得溝槽內填充所述重金屬，填充結束即得到X射線吸收光柵。

所述的X射線吸收光柵的制作方法，所述步驟（1）中，包括以下子步驟：

（11）、根據X射線吸收光柵制作所需要圖案的光柵掩膜板；并另制作透明電極的電極掩模板；