[发明专利]一种X射线光学元件的制备方法及系统

说明书

本发明公开了一种X射线光学元件的制备方法及系统。该方法包括：确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜；确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。采用该方法制备的X射线光学元件具有两大优势：一是元件在聚焦X射线的同时可实现X射线的单色化；二是X射线单毛细管内表面的多层膜周期厚度小、粗糙度小、界面清晰，单色化X射线的反射率高。

技术领域

本发明涉及光学元件制备技术领域，特别是涉及一种X射线光学元件的制备方法及系统。

背景技术

X射线自1895年被发现以来，就因其独特的性质而被广泛应用，如特征X射线的衍射、X射线成像等，X射线聚焦单色化元件是一种重要的光学元件，它可在聚焦X射线的过程中，实现X射线的单色化。

玻璃X射线单毛细管可聚焦X射线，多层膜结构可实现特定波长X射线的高效反射，因此，在玻璃X射线毛细管内表面制备特定的高质量多层膜结构，可实现在聚焦X射线的同时实现X射线的单色化。但由于玻璃X射线单毛细管的孔径小，长径比大，其内径通常为几百μm，长度为几cm，常规的薄膜制备方法很难在毛细管内表面制备厚度均匀的薄膜，而制备满足特定设计要求的多层膜结构难度更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种X射线光学元件的制备方法及系统，制备可聚焦并单色化X射线的光学元件。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种X射线光学元件的制备方法，包括：

确定多层膜的周期厚度；所述多层膜包括第一薄膜和第二薄膜；

确定所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料；

根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数；

根据所述周期厚度以及所述薄膜厚度比确定第一薄膜厚度和第二薄膜厚度；

根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备。

进一步地，所述确定多层膜的周期厚度，具体包括：

根据单色化X射线的波长和入射角度，确定多层膜的周期厚度。

进一步地，所述第一薄膜和所述第二薄膜的材料的光学常数之间的差别大于预设差别值。

进一步地，所述根据反射率确定薄膜厚度比以及周期数，具体包括：

计算不同厚度比多层膜的反射率，根据反射率最大化确定薄膜厚度比；

计算不同周期数多层膜的反射率，当反射率变化小于变化阈值时，对应的周期数为最终周期数。

进一步地，所述第一薄膜为低原子序数薄膜。

进一步地，所述第二薄膜为高原子序数薄膜。

进一步地，所述根据薄膜材料、所述周期数、所述第一薄膜厚度和所述第二薄膜厚度，利用原子层沉积法在玻璃X射线单毛细管内表面依次沉积第一薄膜和第二薄膜，完成X射线光学元件的制备，具体包括：

S1：根据第二薄膜的材料和第二薄膜厚度，利用原子层沉积法生长第二薄膜；

S2：根据根据第一薄膜的材料和第一薄膜厚度，利用原子层沉积法生长第一薄膜；

S3：循环进行上述步骤S1和S2，直到完成多层膜的周期数。