[發明專利]一種單級次衍射勞厄透鏡及制造方法

在審

• 申請號: 202111159164.5
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113903488A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 冀斌;常廣才;岳帥鵬;楊一鳴;周亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 王亞萍

本申請的實施例公開了一種單級次衍射勞厄透鏡及制造方法，所述單級次衍射勞厄透鏡包括基體，基體包括第一表面；以及形成在第一表面上的衍射結構；沿垂直于第一表面的方向，衍射結構包括周期厚度以預設規則變化的多個膜層；多個膜層由第一靶材和第二靶材通過共濺射形成，第一靶材和第二靶材的濺射功率沿膜層的外延方向以相位差為π的余弦函數形式周期性變化，余弦函數的變化周期為膜層的周期厚度；其中，第一靶材的原子序數大于第二靶材的原子序數。本申請的透鏡的結構能夠有效抑制高級次衍射光，在光路中無需要使用OSA，有效增加了工作距離。

技術領域

本申請一般涉及輻射光學技術領域，具體涉及一種單級次衍射勞厄透鏡及制造方法。

背景技術

X射線顯微術具有極限分辨率高，穿透性強等優勢。伴隨著第三代同步輻射光源的發展，需要大量高分辨率硬X射線聚焦元件，目前研究比較多的X射線聚焦元件有折射式復合折射透鏡，掠入射式KB鏡和衍射式波帶片。

多層膜勞厄(Laue)透鏡是一種新型的硬X射線聚焦元件，能夠實現高效率的納米級硬X射線的聚焦。現有的單級次衍射勞厄透鏡雖然可以實現納米級的聚焦，但具有如下缺點：第一，工作距離短：第二，作為衍射元件，除了有用的-1級次衍射光外還存在高級次衍射光，在應用中需要采用光闌(OSA)限制除-1級之外的高級次衍射光，不僅使得光路復雜，而且OSA的存在極大的減小了單級次衍射勞厄透鏡的工作距離。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本申請期望提供一種單級次衍射勞厄透鏡及其制造方法，以期通過透鏡自身結構實現高級次衍射光的抑制，簡化光路，并增加其工作距離。

在本申請實施例的一個方面，本申請提供一種單級次衍射勞厄透鏡，包括：

基體，所述基體包括第一表面；

以及形成在所述第一表面上的衍射結構；沿垂直于所述第一表面的方向，所述衍射結構包括周期厚度以預設規則變化的多個膜層；

所述多個膜層由第一靶材和第二靶材通過共濺射形成，所述第一靶材和所述第二靶材的濺射功率沿所述膜層的外延方向以相位差為π的余弦函數形式周期性變化，所述余弦函數的變化周期為所述膜層的周期厚度；

其中，所述第一靶材的原子序數大于所述第二靶材的原子序數。

在一些實施例中，沿所述膜層的外延方向，所述透鏡在x位置處的磁導率滿足如下公式：

其中，為所述第一靶材和所述第二靶材的磁導率之和的平均值，Δχ為所述第一靶材和所述第二靶材的磁導率之差，D為x位置處的膜層的周期厚度。

在一些實施例中，各膜層的周期厚度通過如下公式計算：

D_n＝fλ/r_n；

其中，D_n為第n層膜層的周期厚度，f為所述透鏡-1級次衍射光的焦距，λ為入射光的波長；

其中，第n層膜層的位置半徑r_n通過如下公式計算：

r_n＝nfλ+n²λ²/4。

在一些實施例中，沿所述膜層的外延方向，第一個膜層初始位置處的所述第一靶材的濺射功率大于所述第二靶材的濺射功率。

在一些實施例中，所述透鏡為長方體結構，且各膜層與入射光的夾角為零。

在一些實施例中，所述第一靶材選自WSi₂或Nb，所述第二靶材選自Si、Al或摻雜Si的Al。

在本申請實施例的另一個方面，本申請提供一種如上所述的單級次衍射勞厄透鏡的制造方法，包括如下步驟：