[发明专利]一种利用离子束加工X射线复合折射透镜的方法

说明书

本发明涉及一种利用离子束加工X射线复合折射透镜的方法，包括：根据所需的X射线复合折射透镜的厚度，选择若干基底，并根据基底尺寸和透镜参数制作掩膜；将其中一份基底作为样品，在样品上标记出采样点，并测量出各采样点的第一表面面形；使用离子源轰击采样点，并测量轰击后的各采样点的第二表面面形；根据第一表面面形和第二表面面形，获取修形驻留时间；将待加工基底与掩膜紧密贴合，安装在样品台上，并利用电动平移台带动离子源在竖直方向移动以使离子源与待加工基底相距一预设距离；根据修形驻留时间，利用加工离子束对所述待加工基底上的不同位置进行轰击，获取一系列平凹单折射透镜；制作出最终的X射线复合折射透镜。

技术领域

本发明涉及X射线折射器件技术领域，更具体地涉及一种利用离子束加工X射线复合折射透镜的方法。

背景技术

X射线因波长极短，虽然有衍射、反射和折射这三种聚焦方式，但折射透镜材料难以满足使用要求，因此常用掠入射方式进行转折、准直、聚焦等功能。主要原因与X射线的折射性质有关，与可见光不同，X射线在大多数物质中的折射系数是一个复数：

n＝1-δ+iβ

n的绝对值无限接近但小于1，表示X射线在透镜中既有折射也有很强的吸收。其中，δ为位相延迟因子，与物质对X射线的折射作用有关，该系数决定了透镜对X射线的聚焦性能；β是X射线在物质中的衰减系数，决定了 X射线在物质中的衰减。δ和β两个系数是造成折射聚焦X射线难以实现的主要原因：δ值极小，典型数值在10^-7-10^-5之间，所以用折射方式聚焦的焦距长达几十、甚至几百米，没有实际应用价值。为解决δ很小的问题，有学者提出用多个曲面透镜累加以组成复合折射透镜组，从而缩短焦距到可实用范围。但由于使用的曲面透镜的半径较小，使得透镜单元的数目庞大，导致透镜组变厚。而由于衰减系数β的存在，累积出的厚度必然会降低X射线的透过率，从而失去聚焦的可行性。

为解决上述问题，学者相继提出了气泡球折射透镜、抛物面复合折射透镜和平面复合折射透镜。其中，平面复合折射透镜的加工相对简单，目前针对X射线复合折射透镜的加工技术研究大部分也是针对此种透镜。目前广泛使用的平面复合折射透镜的制作方法包括金属模压或压铸、激光加工以及光刻制作等方法，金属模压可以产生任意面型，但对磨具的要求较高，生产的透镜材料也有限；激光加工适用于多种材料，但效率较低，且加工表面质量并不理想；光刻方法可以针对多种材料，而且可以精确控制面型，但光刻制作成本高，效率低，不适合大规模生产。

平面复合折射透镜只能产生一维方向的聚集，无法实现二维聚焦。而能够实现二维聚焦的抛物面复合折射透镜不仅具有较高的透过率、增益系数和成像质量，并且结构简单紧凑且易于调试。但是，加工小孔径、短焦距的二维聚焦的抛物面难度很大，难以进一步缩小聚焦光斑。因此，需要研发一种新的方法，来实现对抛物面复合折射透镜的加工。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种利用离子束加工X射线复合折射透镜的方法，能够实现对抛物面复合折射透镜的加工，同时成本低、效率高、易推广并且适合大规模生产。

本发明提供的一种利用离子束加工X射线复合折射透镜的方法，包括：

步骤S1，根据所需的X射线复合折射透镜的厚度，选择若干基底，并根据所述基底的尺寸和透镜参数，制作出掩膜；

步骤S2，将其中一份基底作为样品，在所述样品上标记出采样点，并测量出各采样点的第一表面面形；

步骤S3，使用离子源轰击所述样品上标记的采样点，并测量轰击后的各采样点的第二表面面形；

步骤S4，根据所述第一表面面形和所述第二表面面形，获取修形驻留时间；

步骤S5，选取待加工基底，将待加工基底与所述掩膜紧密贴合，安装在样品台上，并利用电动平移台带动离子源在竖直方向移动以使离子源与所述待加工基底相距一预设距离；