[發(fā)明專利]一種納米級波帶片成像分辨率測試的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010499019.0
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111721784A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 王山峰;袁清習;張凱;黃萬霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/20
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種納米級波帶片成像分辨率測試的方法及裝置。本裝置包括X射線光源、聚焦鏡、標準分辨率板和成像探測器；其中，根據(jù)待測波帶片的設計分辨率，選擇匹配的成像探測器放置在該待測波帶片的像平面上；根據(jù)該待測波帶片的設計分辨率，選擇匹配的標準分辨率板并將其放置在該待測波帶片的物平面上；所述X射線光源用于經(jīng)所述聚焦鏡照明該標準分辨率板，透過該標準分辨率板的光線經(jīng)該待測波帶片成像于所述成像探測器。本裝置可以最直觀的檢測成像波帶片的分辨率和分析其衍射效率。

技術領域

本發(fā)明涉及X射線成像技術領域，尤其涉及一種納米級波帶片成像分辨率測試的方法及裝置。

背景技術

X射線是一種重要的科研工具，隨著X射線源和X射線光學的不斷發(fā)展，X射線實驗技術已經(jīng)被廣泛應用于物理、化學、生命科學、材料科學以及眾多工程技術領域的研究當中。自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)并觀察到X射線開始，有無數(shù)科學家投入到了X射線源、X射線光學以及X射線實驗方法的研究上來。在相關領域誕生了眾多的諾貝爾級別的科研成果，如X射線的發(fā)現(xiàn)(倫琴，1901)、元素特征X譜線(巴克拉，1917)、X射線干涉現(xiàn)象(勞厄，1914)，X射線在晶體結構上的研究(布拉格父子，1915)等。目前，X射線光學和實驗方法已經(jīng)相對比較成熟并不斷有新的實驗方法涌現(xiàn)。然而，更先進、更高精度的X射線實驗方法對光學元件的精密性要求逐步提升，光學元件的質量和制造工藝逐漸成為了限制X射線實驗精度的一個重要因素。提升X射線光學元件質量，對提升X射線實驗技術尤其是先進的同步輻射光源上的實驗精度尤為重要，已經(jīng)逐步成為X射線領域必須面對的重大限制因素，比如波帶片。

波帶片是X射線光學和X射線成像實驗方法中的一個關鍵元件，是一種基于衍射原理的X射線聚焦和成像的光學元件，如圖1所示。首先，波帶片作為聚焦元件時，較高的衍射效率需要波帶片具有一定的厚度才能實現(xiàn)，而且高能X射線對厚度的要求更高。其次，作為成像元件時，成像系統(tǒng)的分辨能力與波帶片最外環(huán)的尺寸成正比，因此波帶片的質量更是決定了整個成像系統(tǒng)的分辨能力。以上兩個方面要求波帶片具有較小的最外環(huán)尺寸和較大的高寬比，這不僅是微納加工領域的一個難題，同樣是微納檢測方面的一個挑戰(zhàn)。

目前的檢測技術主要分為可見光、X射線和電子顯微鏡三大類。然而，可見光的波長相對較長分辨能力無法達到要求。而電子顯微鏡通常只能觀察表面結構信息，如果想要獲得整個波帶片的完整結構信息必須對樣品波帶片進行切片處理，經(jīng)過如此檢測后的波帶片即使達到精度要求也無法再使用。X射線檢測方法最直接的就是對波帶片進行三維無損成像，直接觀察波帶片的結構信息。目前，同步輻射納米成像實驗技術分辨率已經(jīng)完全達到檢測精度的要求。然而，在如此高分辨率的檢測要求下，視場大小往往只有微米量級，對于毫米尺度的波帶片只能局部拼接成像檢測。上述檢測方法雖然能夠在一定程度上反映波帶片結構信息，但僅僅是間接反映波帶片分辨能力的方法。除了以上不足之處，這些間接的檢測方法無法獲得波帶片的衍射效率信息。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種納米級X射線成像波帶片的分辨率和衍射效率的測試方法及裝置，可以最直觀的檢測成像波帶片的分辨率和分析其衍射效率。該檢測裝置直接采用X射線全場透射成像方式，相對于通過電子顯微鏡等其他檢測波帶片環(huán)形質量的檢測方式，具有對成像質量檢測結果直接、直觀等優(yōu)勢。能夠反映成像波帶片質量的最真實情況。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種納米級波帶片成像分辨率測試裝置，其特征在于，包括X射線光源、聚焦鏡、標準分辨率板和成像探測器；其中，根據(jù)待測波帶片的設計分辨率，選擇匹配的成像探測器放置在該待測波帶片的像平面上；根據(jù)該待測波帶片的設計分辨率，選擇匹配的標準分辨率板并將其放置在該待測波帶片的物平面上；所述X射線光源用于經(jīng)所述聚焦鏡照明該標準分辨率板，透過該標準分辨率板的光線經(jīng)該待測波帶片成像于所述成像探測器。