[发明专利]一种二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法和装置

权利要求书

1.一种二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，包括：

S1：确定所述二维斜交光栅结构的第一斜交方向n₁、第二斜交方向n₂及结构特征参数，所述结构特征参数至少包括：结构关键尺寸和材料电子密度；所述第一斜交方向n₁和所述第二斜交方向n₂上均存在周期排列的相同光栅单元；

S2：以其中一个所述光栅单元中心为坐标原点、第二斜交方向n₂为x轴建立直角坐标系；获取所述第一斜交方向n₁与所述坐标系上y轴的夹角θ，所述夹角θ的范围为(-π/2，π/2)；

S3：基于小角X射线散射原理和所述二维斜交光栅结构的分布特征构建所述二维斜交光栅结构对应的通用X射线散射场计算模型；

S4：将所述结构特征参数和所述夹角θ输入所述通用X射线散射场计算模型，以使其输出所述二维斜交光栅结构的散射强度。

2.如权利要求1所述的二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：基于小角X射线散射原理将所述二维斜交光栅结构的散射强度模型表示为：F(q)为各个所述光栅单元的形状因子；R_j为第j个光栅单元的坐标，q为散射光强矢量，K为所述二维斜交光栅结构所包含的光栅单元的数量；

S32：利用狄拉克函数简化所述散射强度模型中的散射光强矢量部分得到所述通用X射线散射场计算模型。

3.如权利要求2所述的二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，所述通用X射线散射场计算模型表示为：

其中，I(q_x,q_y,q_z)为所述二维斜交光栅结构的散射强度；q_x为x方向的散射矢量，q_y为y方向的散射矢量，q_z为z方向的散射矢量，F(q_x,q_y,q_z)为所述光栅单元的形状因子；δ为狄拉克函数；m为x方向的衍射级次，n为y方向的衍射级次，L₁为第一斜交方向n₁的周期间距，L₂为第二斜交方向n₂的周期间距。

4.如权利要求3所述的二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，所述光栅单元的形状因子表示为：

其中，Δρ所述光栅单元与周围介质的电子密度对比度，V为三重积分标识。

5.如权利要求4所述的二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，当所述光栅单元为矩形光栅，F(q_x,q_y,q_z)为F_rect(q_x,q_y,q_z)，具体表示为：

其中，a，b，h分别为所述矩形光栅沿x，y，z三个坐标轴方向的边长，sinc为辛格函数。

6.如权利要求4所述的二维斜交光栅结构的X射线散射场计算方法，其特征在于，当所述光栅单元为圆柱光栅，F(q_x,q_y,q_z)为F_cylinder(q_x,q_y,q_z)，具体表示为：

其中，φ＝arctan(q_y/q_x)，q_r＝q_x/cosφ，V为圆柱体积，R和H分别圆柱的半径和高，J₁为一阶贝塞尔函数。