[发明专利]一种对X射线纳米级聚焦的可调式波导系统

说明书

本发明涉及电离辐射的处理技术，尤其涉及应用衍射、折射或反射的X射线聚焦装置，具体来说是一种对X射线纳米级聚焦的可调式波导系统，波导系统包括由第一外壳基体和第二外壳基体构成的可进行相对移动的可调式外壳基体，第一外壳基体和第二外壳基体中均固定有结构相同的多层薄膜波导结构，可调式外壳基体整体设置在温度可调腔体中，本发明同现有技术相比，能够使用两个波导结构对X射线进行调节聚焦，克服了传统聚焦装置在生产成型后无法克服制造过程中的误差导致与模拟计算时确定的参数的差异导致的聚焦效果无法达到预期的问题，为进一步提升X射线波导聚焦性能提供了新颖的思路。

技术领域

本发明涉及粒子或电离辐射的处理装置,如聚焦或慢化领域，尤其涉及应用衍射、折射或反射的X射线聚焦装置，具体来说是一种对X射线纳米级聚焦的可调式波导系统及其制备方法。

背景技术

纳米级生物结构的性能和相互联系是生命科学领域中研究的重点，在生命科学领域研究中，生物学分子的功能和团簇效应已经取得了较大的进展，但是纳米级生物学结构的三维成像却发展较慢，其主要原因在于三维成像技术的限制。现今对纳米级结构成像，所采用的分析方法主要有扫描电子显微镜分析，透射电子显微镜分析和荧光分析。前两种分析方法能够很好的展现二维生物结构，但于此同时会对原始实验样品会造成不可逆转的伤害，因而在对生物结构的研究中，会利用荧光分析的方法，利用同位素对样品进行标定。但是由于荧光分析方法的特殊性，其应用范围有限。在此基础上，学界发现X射线成像方法能够有效的解决以上的问题。采用X射线成像法不仅不会对样品造成不可逆转的损伤，而且X射线的穿透力强，在相应的条件下，能够对不同样品进行三维成像，使得其应用广泛。

在X射线成像系统中，波导作为重要的部件具有对X射线耦合和滤波的功能，为探测样品形成了耦合性较好的X 射线源。早在1974年，Spiller 和Segmueller 制备成功第一个X射线共振耦合波导（E. Spiller，A. Segmueller, Applied Physics Letter, 24(1974), 60-61）。但是实验结果不理想，由于从波导中出射的耦合光受到表面反射光和透射光的强烈影响，使其耦合效果下降。为了得到强烈的耦合光，T. Salditt采用前端耦合法，制备锗基底上制备碳膜，并用另一片锗固定在另一面，对碳层形成保护。这样利用两边锗基片可以有效的挡住反射光（T. Salditt, S.P. Krueger, C. Fuhse and C. Baehtz,Physical Review Letters, 100 (2008), 184801-1-4），在19.5 keV下，其近场的光斑大小在25纳米，透射率只有在2.5 E^-5。原因是X射线在波导结构中存在大量的损失，因而透射率较低。因而，提高波导的透射率和光斑的分辨率成为研究波导性能的重点，对此，一些研究者在研究中发现有效的优化波导结构能够改善波导性能。

例如，利用薄膜结构形成波导。T. Salditt在锗基底上，制备了钼/碳/钼三层膜，在19.5 keV下将光斑大小降为15纳米，透射率增加到0.081 （T. Salditt, S.P. Krueger,C. Fuhse and C. Baehtz, Physical Review Letters, 100 (2008), 184801-1-4）。I.R. Prudnikov将两个周期多层膜作为间隔层，其中形成空气间隙作为导通层。当X射线耦合入波导后，多层膜结构所产生的布拉格效应，能够有效地减少X射线传输时的损失，通过优化空气间隙的大小和多层膜结构，能够得到最强的出射光 (I. R. Prudnikov, AppliedCrystallography, 38(2005), 595-602)。结果表明，利用薄膜结构有效地的减少X射线的损失，能够有效地改善波导性能。