[發明專利]一種帶通濾波的X射線光學系統及其制備方法

在審

• 申請號: 202210099481.0
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114496339A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 朱京濤;楊澤華;陳溢祺;金宇;朱憶雪;孫航
• 申請（專利權）人: 蘇州聞道電子科技有限公司
• 主分類號: G21K1/10
• 分類號: G21K1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明公開了一種帶通濾波的X射線光學系統及制備方法，該制備方法包括：根據設計目標能點確定濾片的材料和濾片的厚度；根據設計目標能點采用深度梯度法確定多層膜反射鏡的膜層材料和各個膜層的初始膜層厚度；根據濾片的材料和濾片的厚度制備濾片；根據濾片的材料和濾片的厚度采用單純形調優法優化多層膜反射鏡的各個膜層的初始膜層厚度，得到各個膜層的實驗優化膜層厚度；根據膜層材料和各個膜層的實驗優化膜層厚度制備多層膜反射鏡；對濾片和多層膜反射鏡進行組裝得到帶通濾波的X射線光學系統。本發明通過濾片和多層膜反射鏡使得濾片透射曲線與多層膜反射鏡反射曲線的乘積在中心能點區域內保持恒定，實現無旁瓣、高通量、平坦響應的帶通濾波。

技術領域

本發明涉及精密光學技術領域，特別是涉及一種帶通濾波的X射線光學系統及其制備方法。

背景技術

X射線由于其具有波長短、穿透性強，可以實現無損傷測量的優勢，常用作生物、材料、天文、物理與化學等學科重要的研究工具。X射線濾波系統是X射線光學系統的必備組件，一般用于X射線的單色化或噪聲處理，其工作性能主要取決于其分辨率與帶通強度。常規的X射線濾波器件包括濾片、晶體單色器、多層膜等，其中，濾片利用元素在其L或者K吸收邊折射率的階變以分割光譜，具有制備簡單方便的特點。但濾片的吸收邊固定，不能有效截止能量高于L或者K吸收邊的X射線，而且分辨率差。晶體單色器具有較高的分辨率，是硬X射線主要的單色器件，但晶體單色器晶面常數固定，衍射效率低，帶通強度有限。多層膜結構為一維的人工晶體，在極紫外到硬X射線波段，填補了傳統色散元件光柵和晶體之間的工作波段空隙，并具有效率高，性能穩定等優點，但單一的多層膜元件存在諧波旁瓣顯著，分辨率低等問題，因此需要配合其他元件來實現高旁瓣抑制的濾波。

濾片與多層膜器件相結合，可以有效抑制多層膜全反射區與低能量旁瓣，提高系統的分辨率。但由于濾片利用了元素吸收系數在L或者K吸收邊的階躍，其透射響應曲線不平坦。當與多層膜組合時，將破壞多層膜的反射曲線，無法實現平坦的光譜響應，對于信號光的提取精度較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶通濾波的X射線光學系統及其制備方法，能夠實現無旁瓣、高通量、平坦響應的帶通濾波。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種帶通濾波的X射線光學系統制備方法，包括：

根據設計目標能點，確定濾片的材料和濾片的厚度；

根據設計目標能點，采用深度梯度法，確定多層膜反射鏡的膜層材料和各個膜層的初始膜層厚度；

根據所述濾片的材料和所述濾片的厚度，制備所述濾片；

根據所述濾片的材料和所述濾片的厚度，采用單純形調優法優化所述多層膜反射鏡的各個膜層的初始膜層厚度，得到各個膜層的實驗優化膜層厚度；

根據所述膜層材料和各個膜層的所述實驗優化膜層厚度，制備多層膜反射鏡；

對所述濾片和所述多層膜反射鏡進行組裝，得到帶通濾波的X射線光學系統。

可選地，所述根據設計目標能點，確定濾片的材料和濾片的厚度，具體包括：

根據設計目標能點，確定濾片的初始材料；

根據所述初始材料的吸收邊能點和所述初始材料濾片帶通的中心能點，確定濾片的材料；

根據所述濾片的材料的吸收系數和所述濾片的材料的各個厚度，計算所述濾片的材料的透過率光譜；

根據所述透過率光譜，確定所述濾片的厚度。

可選地，所述根據所述濾片的材料和所述濾片的厚度，采用單純形調優法優化所述多層膜反射鏡的各個膜層的初始膜層厚度，得到各個膜層的實驗優化膜層厚度，具體包括：

根據所述濾片的材料，確定所述濾片的吸收系數；