[发明专利]二维X射线吸收光栅制作方法

说明书

本发明公开了一种二维X射线吸收光栅制作方法，属于光栅技术领域，先将强吸收X射线的强玻璃棒和弱吸收X射线的弱玻璃棒排列在一起，再通过多次热熔和拉丝工艺得到预定光栅周期的玻璃束段，最后切割玻璃束得到光栅面板；相比于现有的刻蚀技术，解决大深宽比微孔的制作难题，可以大批量制作出大面积均匀性较好的大深宽比X射线吸收光栅，同时由于使用强吸收玻璃，避免了现有刻蚀技术中填充高原子序数不均匀的流程。

技术领域

本发明涉及光栅领域，尤其涉及一种二维X射线吸收光栅制作方法。

背景技术

X射线微分干涉成像技术能够同时获取X射线的吸收图像、散射图像和相位衬度图像，其在医学、生命科学、材料科学及工业应用领域有着非常重要的应用；X射线光栅在X射线微分干涉成像中具有举足轻重的重要作用，目前常用的X射线光栅干涉仪通常是利用一维光栅组成的，它具有以下优点：大视场、对单色性要求较低、实用中有足够的分辨率、充分足够的稳定性以及高灵敏度的微分衬度和暗场衬度；但是它只能提供一维角度信息，不能提供平行于光栅刻线的物体结构信息，而且还存在相位重建问题和相位混叠问题。为了克服一维结构的不足，具有二维结构的光栅干涉系统成为了人们的研究热点。

采集同样的二维图像，二维光栅干涉仪能够减少曝光时间，增加相位恢复的准确性。目前利用同步辐射光源的二维射线光栅干涉仪已得到测试样品的高质量重建相位图和多方向的暗场图。

目前光栅的制作技术主要有以下几种：

深反应离子刻蚀法( DRIE)：DRIE是一种各向异性的干法刻蚀技术，一般基于电感耦合等离子体（ICP）对硅或其它材料进行深层加工。这种技术适用于制作深宽比不大的相位光栅，在硬X射线波段要求的大深宽比情况下，完成一次较深的刻蚀过程需要重复上百次的刻蚀—钝化—刻蚀循环，效率不高，成本高昂。

LIGA：常用于制作大深宽比结构，但是在研究的过程中发现，用此方法制作光栅时经常会发生光栅断裂坍塌等结构失效的现象。

光助电化学刻蚀技术：常用于制作大深宽比微结构，目前广泛应用于制作X射线相位光栅，也作为制作吸收光栅的重要手段；但是上述方法中，DRIE技术刻蚀深宽比不高；LIGA技术制作成本高，制作面积小；光助电化学刻蚀方法流程复杂，而且制作过程中硅基电阻率、温度、腐蚀液等对刻蚀结构的影响较大，难以控制，并且后续工艺中需填充高原子序数金属，填充工艺复杂，条件苛刻，填充均匀性不佳。

可见，现有技术中尚未研发出一种方便简易制作光栅的工艺。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种二维X射线吸收光栅制作方法，解决大深宽比微孔的制作难题，可以大批量制作出大面积均匀性较好的大深宽比X射线吸收光栅。

为实现上述目的，本发明提供一种二维X射线吸收光栅制作方法,包括

S1:利用普通玻璃作为芯料1，含铅玻璃作为皮料2制作成弱吸收X射线的弱玻璃棒；

S2：排列弱玻璃棒得到弱玻璃棒簇；

S3：通过热熔和拉丝工艺将弱玻璃棒簇设置成制成预设半径的玻璃束段；

S4：切割玻璃束段得到光栅面板。

优选的，在S1中，弱玻璃棒横截面中芯料1的半径与皮料2的宽度比为预设值d1:d2，d1:d2的值用于调控光栅面板的占空比。

优选的，在S1中，排列弱玻璃棒时包括梅花错排式或直排式。

优选的，在S3中，玻璃簇首次通过热熔和拉丝后得到横截面为正六边形的玻璃束；再将正六边形的玻璃束经过多次热熔和拉丝制成预设周期的弱玻璃束段。