专利名称：分振幅离轴x射线全息装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线全息装置，特别是一种分振幅离轴X射线全息装置，具有很高的学术价值和应用前景。
背景技术：
1949年，Gabor发明了全息，由于缺少高亮度的相干光源，一直处于沉寂状态，记录方式也停留在同轴方式，由于孪生像的影响，图像质量也很差。
1960年激光问世，为全息术提供了一个理想的相干光源。1962年，利思等人用一个很简单的方法—离轴全息术，很好地消除了孪生像的影响。1964年还是利思，他们提出漫射照明全息术的概念。在这之前，所有制出的全息图都是透明物体的全息图，这一类物体的全息图往往就是该物体的近乎可以辨认的阴影图。
当物体以漫射方式照明以后，全息图上就不再出现物体的可辨认的阴影图。由物体每一点散射的光扩散开来，能覆盖整个全息图。因此，全息图上每一小部分，都含有整个物体的信息。如果全息图破碎，被擦伤或遭到其它破坏，仍然可能形成整个物体的像，当然，分辨率受到了损失。
全息术是一个双光束干涉过程，即将物体的特定波前以干涉条纹的形式记录下来，然后利用光的衍射原理，再现记录时的波前。
全息的记录方法多种多样，主要可分为同轴全息术和离轴全息术。同轴全息有夫琅和费全息、菲涅耳全息、菲涅耳单边带全息。离轴全息有菲涅耳全息、像面全息、傅里叶全息等等。
由于同轴全息图的物像和共轭像、背景光不能完全分开，只有在满足弱位相条件或Frauhaufer条件时，才能基本消除共轭像的影响。所以同轴全息仅在X射线全息术里得到应用，目前在光学全息术中多采用离轴全息术，离轴全息术克服了弱位相和弱振幅的限制。
在离轴全息术中，假设参考波是沿与Z轴夹角为θE＝sin-1(vλ)入射的平面波Ur(r→H)=Ar(r→H)exp(2πiγ→·r→H)]]>式中γ是空间频率，参考波和物波在全息图平面上干涉叠加，全息图上的密度分布为IH(rH)=|U0+Ur|2]]>=|A0|2+|Ar|2]]>+ArA0exp{i[φ0(r)-2πq→r·r→H]}]]>+ArA0exp{-i[φ0(r)-2πq→r·r→H]}]]>重现时，如果参考波Uc’＝1，重现后的波前为UR=(Tb+βIH)Ur′]]>=(Tb+βA02+βAr2)]]>+βArA0exp{i[φ0(rH)-2πq→r·r→H]}]]>+βArA0exp{-i[φ0(rH)-2πq→r·r→H]}]]>用相位因子判断法，第一项是零级透射光，沿Z轴方向传播，第二项正是物波，沿与Z轴夹角为θE的方向传播，第三项是物波的共轭波，沿与Z轴夹角为-θE的方向传播。
从频谱平面上看更清楚，假设物波的频谱宽度为Bx，如图1，中间是物波频谱自相关函数，带宽是2Bx；两边分别是以载频±γ＝sinθE/λ为中心的物波的频谱和物波共轭的频谱。为了使频谱不重叠，必须要θE角足够大。
sinθEλ>3BX]]>对于弱位相物体，物波的自相关很小，可以忽略。只要θE满足
sinθEλ>2BX]]>由于全息是利用波的基本性质衍射和干涉，因而不仅适用于光波，而且也适用于其它所有波，例如声波全息、微波全息、X光全息、中子全息、原子全息和电子全息等等。根据波动力学的观点，物质具有波粒二象性，粒子可用几率波来描述，而几率波同样具有叠加干涉的性质，因而也可以利用全息成像，X射线当然也不例外。
从上面的讨论可以看出，在X射线波段欲采用离轴法记录全息图，物束与参考束之间必须有一定的角度，这样对记录介质的分辨率有一定的要求。若采用水窗波段30的X射线记录全息图，物束与参考束之间的夹角为60°，那么干涉条纹间距则为30。在目前，所有的X射线波段的记录介质分辨率都远远不能满足这个要求。这就是为什么到现在为止，X射线全息术仅局限于同轴记录方式的根本原因。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种分振幅式离轴X射线全息装置。
本发明的实质是利用X射线光栅对X射线进行分束，即X射线入射到光栅上，光栅产生衍射，形成零级波和一级衍射波，然后让它们会合形成全息图，再采用波带片将X射线干涉条纹间距进行放大，以便能采用现有商业X射线记录介质进行记录。
本发明的技术解决方案如下一种分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于它包括准单色X射线源、光栅、第一反射镜、第二反射镜、X射线波带片、和记录介质，各元件的关系如下在准单色X射线源的输出光路上安置一光栅，将X射线分成A光束和B光束，A光束经第一反射镜反射作为参考束，B光束经第二反射镜反射通过一待测物体作为物束与作为参考束的A束相遇，再经X射线波带片后被记录介质记录。
所述的准单色X射线源是一台同步辐射光源，经单色器以后成为准单色X射线源，或者是一台激光等离子体X射线源。
所述的光栅是一台X射线反射式光栅。
所述的两块反射镜是工作在X射线波段的反射镜。
所述的X射线波带片是一块直径为100μm～10mm、波带数大于500的成像X射线波带片。
所说的记录介质是一种高分辨率X射线光刻胶，市场有售。与在先技术相比具有的优点本发明的分振幅离轴X射线全息装置与在先技术相比，可以进行离轴式记录，具有离轴式全息的一切优点，例如没有孪生像干扰，可以两次曝光记录，可以做成全息干涉仪等，打开了X射线全息的一个新的窗口，具有很高的学术价值和应用前景。
图1为全息重现图的频谱2为本发明的分振幅离轴X射线全息装置图。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的分振幅离轴X射线全息装置如图2所示，由7部分组成，它包括准单色X射线源1，光栅2，第一反射镜3和第二反射镜4，待测物体5，X射线波带片6和记录介质7。
所说的准单色X射线源是一台同步辐射光源经单色器以后，成为准单色X射线源，波长从1到50可调。
所说的光栅是一台X射线反射式光栅，3000线/mm，市场有售。
所说的两块反射镜是工作在X射线波段的反射镜。
所说的X射线波带片是一块直径为3mm、波带数大于500的成像X射线波带片，市场有售。
所说的记录介质是一种高分辨率X射线光刻胶，市场有售。
下面阐述其工作原理当准单色X射线源1入射到光栅2上，产生了零级波和+1级衍射波，零级波为B束即物束，+1级衍射波作为参考波，A束和B束间的夹角可以根据常数选择，即sin12θ=λd]]>式中，λ为波长，d为光栅常数，θ/2为零级波和+1级衍射波间的夹角。
B束经待测物体5以后，和A束即参考束相交形成全息图，该全息图设置在离X射线波带片焦点外3μm的地方，则这个全息图在3米以外被放大了1000倍。干涉条纹间距为3μm，不仅光刻胶可以记录，Kodak胶卷也可以记录，从而解决了X射线全息术中，记录离轴全息图的一大难题。
特别要指出的是，如果本实验在软X射线实施，整个装置需在真空中运行，若采用硬X射线，可在大气中运转。如果是连续X射线源，整个系统要防震，若脉冲源无须防震。
权利要求
1.一种分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于它包括准单色X射线源(1)，光栅(2)，第一反射镜(3)、第二反射镜(4)，X射线波带片(6)和记录介质(7)，各元件的关系如下在准单色X射线源(1)的输出光路上安置一光栅(2)，将X射线分成A光束和B光束，A光束经第一反射镜(3)反射作为参考束，B光束经第二反射镜(4)反射通过一待测物体(5)作为物束与作为参考束的A束相遇，再经X射线波带片(6)后被记录介质(7)记录。
2.根据权利要求1所述的分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于所说的准单色X射线源(1)是一台同步辐射光源，经单色器以后成为准单色X射线源，或者是一台激光等离子体X射线源。
3.根据权利要求1所述的分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于所述的光栅(2)是一台X射线反射式光栅。
4.根据权利要求1所述的分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于所述的两块反射镜(3或4)是工作在X射线波段的反射镜。
5.根据权利要求1所述的分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于所述的X射线波带片(6)是一块直径为100μm～10mm、波带数大于500的成像X射线波带片。
6.根据权利要求1所述的分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于所述的记录介质(7)是一种高分辨率X射线光刻胶。
全文摘要
一种分振幅离轴X射线全息装置，其特征在于它包括准单色X射线源、光栅、第一反射镜、第二反射镜、X射线波带片、和记录介质，各元件的关系如下在准单色X射线源的输出光路上安置一光栅，将X射线分成A光束和B光束，A光束经第一反射镜反射作为参考束，B光束经第二反射镜反射通过一待测物体作为物束与作为参考束的A束相遇，再经X射线波带片后被记录介质记录。本发明具有离轴式全息的一切优点。
文档编号G01N23/04GK1624461SQ20041009302
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者陈建文, 高鸿奕, 干慧菁, 朱化凤, 李儒新, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所