[发明专利]一种X射线探测镜头及其制备方法

权利要求书

1.一种X射线探测镜头，其特征在于，所述X射线探测镜头包括呈圆形的镜头本体，所述镜头本体包括金属框架及拼接于所述金属框架中的多个扇形镜片组，所述金属框架包括镜头中心区、与所述镜头中心区连接且与多个所述扇形镜片组相配合的多个扇形区；

所述镜头中心区为实体区；同一圆环上的多个所述扇形区的大小相同，多个所述扇形区包括依次连接的多个第一扇形区至多个第M扇形区，多个所述第一扇形区至多个所述第M扇形区分别位于直径不同的圆环上，所述扇形镜片组包括与多个所述第一扇形区至多个所述第M扇形区分别相配合的多个第一扇形镜片组至多个第M扇形镜片组，多个所述第一扇形镜片组至多个所述第M扇形镜片组均由多层镜片叠拼而成，M为大于1的整数；多层所述镜片均包含数百万个微米级通道；所述微米级通道的横截面为两条直线边与两条弧线边组成的扇形，直线边长小于弧长。

2.如权利要求1所述的X射线探测镜头，其特征在于，所述X射线探测镜头的各参数存在如下关系：通道内壁X射线掠入射临界角α、镜片外圆半径R、焦距F、每组镜片叠拼层数N之间的关系为：α={arctan(R/F)}/(2N) ，N≥2；单通道的长度L_x、该通道距镜头中心的距离R_x、该通道的掠入射角α_x，通道内间距D之间的关系为：L_x=D/tanα_x=D/tan{[arctan(R_x/F)]/(2N)}；叠拼层数N、各镜片所在的层数n、镜片沿通道方向的曲率半径R_n与焦距F的关系为：R_n=2N×F/(2N-2n+1)，通道内间距与通道壁厚的比值为3~5，其中层数n从靠近焦点的一端开始计数。

3.如权利要求1所述的X射线探测镜头，其特征在于，所述X射线探测镜头的最内层镜片的内径与镜头中心区的外径相同，同一组内叠拼的镜片内径、外径相同。

4.一种权利要求1-3任一项所述的X射线探测镜头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）棒管制备：以硼酸盐玻璃作为通道区材料，以铅硅酸盐玻璃作为通道壁材料，通过通道区材料与通道壁材料的配合得到棒管；

2）纤维拉制：纤维拉制分两次进行，先进行单丝拉制，使得芯区能保持扇形结构而管料充分流动均匀包覆在芯区外围，得到多个扇形单丝；将该些扇形单丝经过组合排列，得到横截面为扇形的复丝棒，之后进行截面为扇形的复合纤维拉制；

3）纤维排列：将步骤2）拉制出的扇形复丝组合排列，以形成扇柱体坯板；

4）纤维束熔压：将步骤3）得到的扇柱体坯板装入整型的扇柱体玻璃管，采用气熔压的方式进行原位熔合；

5）冷加工：将熔压后的坯板切为薄片，将该薄片精雕为所需扇形的外形尺寸，再抛光至所需镜片厚度；

6）热弯成型：将扇形镜片放置在热弯模具中，加热至通道材料的软化点以上0~5℃的范围内保温3~6h，使镜片变形与模具完全贴服；

7）通道刻蚀：以HNO₃溶液与NaOH溶液为刻蚀液，通过酸-碱-酸交替刻蚀的方式使通道区玻璃溶解，形成具有光滑内壁的通道；

8）增反膜的涂覆：通过原子层沉积在通道内壁涂覆增反膜；

9）拼接：将多片不同曲率半径的扇形镜片进行对孔叠拼，之后将多组叠拼好的镜片安装在金属框架上，得到所述X射线探测镜头。

5.如权利要求4所述的X射线探测镜头的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述通道区材料与通道壁材料的配合包括：

将该硼酸盐玻璃精雕为横截面为扇形的扇柱体作为芯棒，将通道壁玻璃用整形机整型为截面为扇形的管，将芯棒与管配合进行纤维拉制；

或将该硼酸盐玻璃精雕为横截面为扇形的扇柱体作为芯棒，将通道壁材料制成方棒，拉制为方形单丝并均匀包覆在通道玻璃芯棒外围；所述方形单丝的丝径与芯棒直线边的比值为最终制得的通道壁厚与通道内间距比值的一半。