[發(fā)明專利]一維X射線折射閃耀波帶片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110666245.8
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113345619B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏來;陳勇;范全平;楊祖華;劉東曉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06
• 代理公司: 成都佳劃信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51266
• 代理人: 史姣姣

本發(fā)明公開了一種一維X射線折射閃耀波帶片，包括從下至上依次堆疊的數(shù)層波帶片基板；任一層波帶片基板包括支撐基底，波帶片偶數(shù)(或奇數(shù))環(huán)帶由設(shè)置在支撐基底上的微納棱柱構(gòu)成，相應(yīng)的奇數(shù)(或偶數(shù))環(huán)帶為矩形柵條結(jié)構(gòu)。通過上述方案，本發(fā)明具有高衍射效率、高信噪比等優(yōu)點，在X射線光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域具有很高的實用價值和推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及X射線光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一維X射線折射閃耀波帶片。

背景技術(shù)

眾所周知，硬X射線(光子能量10keV-100keV)具有極強(qiáng)的穿透能力，其是診斷高溫高密度等離子體狀態(tài)的有效手段，也是進(jìn)行多種物質(zhì)結(jié)構(gòu)解析的重要探針。理論上，X射線可以被反射和折射。由于硬X射線在任何材料中的折射率實部都接近(略小于1)，因此，只有采用凹透鏡才能聚焦X射線，但是對于普通的凹透鏡來說，由于焦距過長沒有任何實用價值。而在正入射的情況下，反射強(qiáng)度系數(shù)在X射線波段非常小，這意味著傳統(tǒng)的反射鏡也不適合用在硬X射線波段。通常采用如布拉格衍射、菲涅爾衍射、掠反射以及復(fù)合折射的方法實現(xiàn)X射線的色散與聚焦功能。

X射線菲涅爾波帶片是一種重要的色散元件，具有輕量化、集成化、光譜范圍寬、衍射效率高、系統(tǒng)對準(zhǔn)方便等優(yōu)點,得到廣泛的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的X射線光柵主要工作在軟X射線能段,在硬X射線能段，色散聚焦非常困難。發(fā)展高分辨、高信噪比硬X射線菲涅爾波帶片，是當(dāng)前X射線光學(xué)和微納加工領(lǐng)域的研究熱點。

國內(nèi)外在X射線菲涅爾波帶片和納米器件的制備上做了許多的工作，菲涅爾波帶片器件也展現(xiàn)了其輕量化、集成化的優(yōu)勢。但在硬X射線能段應(yīng)用仍然存在著一系列瓶頸問題：隨著X射線能點的提升，需要提高波帶片波帶片環(huán)帶結(jié)構(gòu)的高寬比，以避免嚴(yán)重的直穿光，但過大的高寬比結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，給應(yīng)用操作帶來極大的困難；其次傳統(tǒng)菲涅爾波帶片一個明顯的缺陷就是0級占據(jù)了衍射能量的很大一部分，導(dǎo)致1級譜強(qiáng)度較低，信噪比不高。

因此，急需要提出一種高衍射效率、高信噪比的一維X射線折射閃耀波帶片。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種一維X射線折射閃耀波帶片，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一維X射線折射閃耀波帶片，包括從下至上依次堆疊的數(shù)層波帶片基板；任一層波帶片基板包括支撐基底，以及設(shè)置在支撐基底上的波帶片環(huán)帶；所述波帶片環(huán)帶由矩形柵條結(jié)構(gòu)和微納棱柱組成；以居中的波帶片環(huán)帶為原點，沿波帶片環(huán)帶排布延伸方向上，任一列的微納棱柱的數(shù)量M_l滿足：

δ＝1-n

其中，m表示衍射級次；l表示環(huán)帶數(shù)，其為奇數(shù)或偶數(shù)；f表征該波帶片的一級衍射焦距；λ表示閃耀的X射線波長；n表示微納棱柱在波長λ下的折射率實部；M_l表示第l波帶片環(huán)帶內(nèi)包含的棱柱數(shù)目；α₁和α₂表示微納棱柱與波帶片環(huán)帶排布方向垂直的邊的底角。

進(jìn)一步地，所述波帶片基板為透射波帶片；所述波帶片環(huán)帶的排布方向與入射的X射線的光軸方向垂直；所述微納棱柱的截面法線與光軸方向垂直。

優(yōu)選地，所述微納棱柱的水平截面為三角形或梯形。

進(jìn)一步地，所述矩形柵條沿其排布延伸方向的縱向界面呈長方形或正方形。

進(jìn)一步地，任一列的微納棱柱從X射線入射一側(cè)依次布設(shè)在支撐基底上。

進(jìn)一步地，，任一波帶片環(huán)帶(微納棱柱或矩形柵條)與光軸距離的滿足：

其中，λ表示閃耀的X射線波長；f表征該波帶片的一級衍射焦距。

進(jìn)一步地，任一列微納棱柱的水平截面高度滿足：