[发明专利]X射线吸收光栅制作方法及其X射线吸收光栅

权利要求书

1.一种X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、光栅微结构制作：根据光栅图形在基底上制作光栅槽或光栅孔，光栅槽或光栅孔排列形成光栅槽阵列或光栅孔阵列；

所述基底选用硅基底、锗基底、塑料基底或金刚石基底，采用深反应离子刻蚀沿基底表面的光栅图形向内刻蚀，刻蚀出光栅槽或光栅孔，所述光栅槽或光栅孔与光栅图形对应；

或者，所述基底选用晶向(110)硅基，在不需刻蚀的区域使用膜层覆盖，通过KOH溶液或TMAH对不同晶面的腐蚀速率刻蚀出光栅槽或光栅孔，所述光栅槽或光栅孔与光栅图形对应；

或者，所述基底选用N型或P型(100)晶向的硅基底，在硅基底背面涂覆形成一层透明导电层，在硅基底的两面施加电场，对硅基底进行刻蚀，刻蚀出光栅槽或光栅孔，所述光栅槽或光栅孔与光栅图形对应；

B、清洗干燥：采用有机溶剂、水、表面活性剂清洗光栅微结构，然后干燥；

C、配置金属纳米颗粒悬浊液：选用金属纳米颗粒，加入挥发性溶剂，并加入表面活性剂，分散后制得均匀分散的金属纳米颗粒悬浊液；其中挥发性溶剂：表面活性剂的体积比为(200:1)-(20:1)，金属纳米颗粒选用X射线强吸收金属；金属纳米颗粒的粒径小于槽宽的一半或孔径的一半；

D、预填充及其沉降：真空下，将金属纳米颗粒悬浊液填充至光栅微结构的光栅槽或光栅孔中，并使得金属纳米颗粒沉降填满光栅微结构的光栅槽或光栅孔；

E、重复填充及沉降：检测，如填充不均匀或者光栅微结构内没有布满金属纳米颗粒，继续填充至金属纳米颗粒填满光栅微结构的光栅槽或光栅孔；

F、后处理：清洗基底表面的金属纳米颗粒，得到X射线吸收光栅。

2.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤A中，所述光栅图形是采用掩模版将光栅图形复制到覆盖有光刻胶的基底表面，通过显影、定影将光栅图形固化在基底表面。

3.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤B中，所述表面活性剂选用OP10、CO520、聚乙烯醇、NMP、CTAB、DMSO或DMF，所述清洗为超声清洗或振荡清洗。

4.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤C中，所述表面活性剂选用OP10、CO520，所述X射线强吸收金属选用铋、钨、金或铅。

5.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤D中，所述真空的真空度高于0.1大气压。

6.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤D中，所述金属纳米颗粒的紧密排列指金属纳米颗粒之间的空隙最大值小于10倍的金属纳米颗粒平均粒径。

7.根据权利要求1所述的X射线吸收光栅制作方法，其特征在于，所述步骤E中，检测是指电镜抽样观察金属纳米颗粒在光栅微结构内的分布情况；或者使用光学显微镜查看基底表面，如果基底表面没有布满金属纳米颗粒，则继续填充，如果基底表面布满金属纳米颗粒则不再填充。

8.一种X射线吸收光栅，包括基底，其特征在于，所述基底设有光栅槽或光栅孔，光栅槽或光栅孔排列形成光栅槽阵列或光栅孔阵列，所述光栅槽或光栅孔中填充有X射线强吸收金属的纳米颗粒，所述X射线强吸收金属选用铋、钨、金或铅。

9.根据权利要求8所述的X射线吸收光栅，其特征在于，所述光栅周期从0.5μm至50μm，所述光栅槽宽度或光栅孔直径与光栅侧壁的宽度比为5:1-0.2:1。