[发明专利]一种荧光扫描纳米丝及其设计制备方法

说明书

本发明公开了一种荧光扫描纳米丝及其设计制备方法。本发明的荧光扫描纳米丝，其特征在于，包括基底、荧光薄膜和保护层，其中该基底上依次为所述荧光薄膜、所述保护层；所述保护层用于屏蔽X射线，保护荧光薄膜与所述保护层接触的上表面不被X射线照射到。本发明可以在纳米级聚焦光斑的测量中更容易的调节荧光扫描纳米丝和聚焦元件的相对位置及姿态，降低了纳米级光斑的测量难度；而且可以解决传统荧光扫描纳米丝在制备、安装及纳米级聚焦光斑测试过程中易损坏等问题。

技术领域

本发明涉及一种应用在硬X射线纳米聚焦光斑测量的荧光扫描纳米丝及其设计制备方法，属于精密光学元件制备、同步辐射光束线工程、同步辐射光学领域。

背景技术

硬X射线具有很强的穿透能力，能够对材料进行三维空间尺度的探测，越小的聚焦光斑意味着越高的空间分辨率，其微观探测的本领也就越强大。迄今为止，各种各样利用全反射，布拉格衍射、折射的聚焦光学元件已经能够将硬X射线聚焦到几十纳米大小的量级。那么应用在纳米级聚焦光斑的测量方法，主要包括荧光刀口扫描法和荧光纳米丝扫描法，荧光刀口扫描法因为刀口的不平整度会造成聚焦光斑的展宽不适合于小光斑的测量，而采用磁控溅射镀膜技术和后续减薄抛光技术制备的荧光扫描纳米丝可以有非常高的平整度适用于几十纳米甚至几纳米的聚焦光斑测量。

在荧光扫描纳米丝的制备方法上，传统的制备工艺是在基底上镀制荧光薄膜，并将其与另一块基底对粘固化行成“三明治”结构，经过切割、研磨减薄、双面化学机械抛光后完成，这种荧光扫描纳米丝因为厚度太薄且在化学机械抛光中存在很大的应力，很容易在制备、安装和测试过程中脱落或者损坏。而且在纳米光斑测量中只能黏贴在固定的工装背面，在纳米聚焦光斑测试中X射线无法穿透，因此在远场闪烁体上无法对荧光扫描纳米丝成像，也就无法调整纳米丝与聚焦元件的相对位置及姿态，这对于纳米级光斑的测量造成的难度和工作量大大增加。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种荧光扫描纳米丝及其设计制备方法。本发明可以在纳米级聚焦光斑的测量中更容易的调节荧光扫描纳米丝和聚焦元件的相对位置及姿态，降低了纳米级光斑的测量难度；而且可以解决传统荧光扫描纳米丝在制备、安装及纳米级聚焦光斑测试过程中易损坏等问题。

本发明的技术方案为：

一种荧光扫描纳米丝，其特征在于，包括基底、荧光薄膜和保护层，其中该基底上依次为所述荧光薄膜、所述保护层；所述保护层用于屏蔽X射线，保护荧光薄膜与所述保护层接触的上表面不被X射线照射到。

进一步的，所述保护层的材料为Pt或Au，厚度为100nm～120nm。

进一步的，所述荧光薄膜的材料为Cu或Ni，厚度为5nm～6nm。

进一步的，所述基底为单晶(100)硅。

一种荧光扫描纳米丝的设计制备方法，其步骤包括：

1)在毫米级厚度的基底上制备纳米级厚度的荧光薄膜；

2)在该荧光薄膜上涂制设定宽度n微米的光刻胶；

3)使用离子束刻蚀法对荧光薄膜和基底进行刻蚀，刻蚀过程中保持光刻胶不被刻透，刻蚀完成后去除光刻胶，得到基底上具有设定宽度n微米、高m微米的脊型结构；

4)对步骤3)处理后的基底进行切割，使其尺寸与纳米聚焦光学元件基底的尺寸对应一致，且荧光扫描纳米丝的位置靠近基底的一边；

5)在所述荧光薄膜上制备保护层；所述保护层用于屏蔽X射线，保护荧光薄膜与所述保护层接触的上表面不被X射线照射到。

进一步的，对所述步骤5)之后得到的荧光扫描纳米丝减薄至设定宽度和设定长度，并对荧光扫描纳米丝的两个侧面进行抛光处理。