X射线纳米成像设备及成像分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学成像技术领域，特别涉及一种X射线纳米成像设备及成像分析系统。
【背景技术】
[0002]目前，为符合高空间分辨纳米成像的技术要求，现有的纳米成像设备大都采用同步辐射光源，因为同步辐射光源的强度高，可以通过单色器将同步辐射光单色化。
[0003]但是，本申请的发明人发现:同步辐射装置体积庞大，造价昂贵，且数量有限，不便广泛使用。另外，由于实验室普通微焦斑光源的功率低，通过这种低功率光源得到的单色光用于高分辨纳米成像技术时，其成像效率会很低。由于高功率和微焦斑是一对矛盾，即:若光源焦斑小，则功率就会降低，若功率高，则光源焦斑就会大。简单来讲，这主要是因为功率升高了后，若光源焦斑太小的话，靶心就会被融化掉。因此，如何获取微焦斑且高功率的光源至今为止也没有得到很好的解决，也是本申请发明人一直致力解决的技术难题。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，为解决现有技术中的问题，本实用新型实施例提出一种X射线纳米成像设备，能够实现高效纳米成像的同时降低成本。
[0005]进一步来讲，该X射线纳米成像设备包括:X射线光源；毛细管X射线平行束透镜，其入口焦距处设置有X射线光源；单色器，与毛细管X射线平行束透镜出口方向成角度设置，用于将自毛细管X射线平行束透镜出来的平行X射线束变为单色平行X射线束?’聚焦器，设置在单色平行X射线束的光线方向上，用于会聚单色平行X射线束形成微焦斑，并投射至样品处；其中，聚焦器的入口端或出口端设置有调节器，用于挡住入射至或出射于聚焦器的中间部分X射线；放大器，设置在样品之后的光路上，用于会聚并放大样品的成像信号；探测器，设置在放大器之后，用于探测并收集样品的成像信号。
[0006]可选地，在一些实施例中，X射线光源为普通X射线光管发射的X射线束，X射线光管的靶材为钼、银或钨中的任一种；和/或，X射线光源的功率范围为I?4000瓦。
[0007]可选地，在一些实施例中，毛细管X射线平行束透镜由单根单毛细管构成；或者，毛细管X射线平行束透镜由若干根单毛细管构成，沿垂直于其中心线方向的横截面为正六边形，沿其长度方向上的截面为空间抛物面面段；其中，将毛细管X射线平行束透镜中间一根单毛细管所在的层数定义为第一层，从内向外第η层中单毛细管的数目为6(11-1)，且11>
1
[0008]可选地，在一些实施例中，毛细管X射线平行束透镜的长度范围为3?15厘米，A口端直径范围为I?8毫米，出口端直径范围为10?60毫米。
[0009]可选地，在一些实施例中，聚焦器为抛物面形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为旋转抛物面面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形；或者，聚焦器为锥形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为锥体面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形。
[0010]可选地，在一些实施例中，聚焦器由硅酸盐玻璃拉制而成的单根毛细管，单根毛细管沿其中心线中心对称，且长度范围为I?15厘米。
[0011 ] 可选地，在一些实施例中，抛物面形聚焦器的长度为3.6厘米，入口直径为4厘米，出口直径为1.5厘米；焦斑直径和放大倍数分别为22微米和2300 ;锥形聚焦器的长度为3.2厘米，入口直径为3厘米，出口直径为I厘米；焦斑直径和放大倍数分别为20微米和
2000 ο
[0012]可选地，在一些实施例中，放大器为波带片，波带片的最外层透射X射线圆环的直径与离开聚焦器所形成微焦斑的X射线束的中空环状结构相匹配；其中，波带片最外层透射X射线圆环的宽度范围为I?300纳米。
[0013]可选地，在一些实施例中，单色器为晶体，晶体的材料为硅、锗或氟化锂中的任一种；和/或，X射线探测器为空间分辨探测器，空间分辨范围为I?100微米，能量探测范围为 10 ?85keVo
[0014]相对于现有技术，本实用新型各实施例具有以下优点:
[0015]采用本实用新型实施例的技术方案后，X射线纳米成像设备通过高功率密度增益的毛细管X射线平行束透镜，收集X射线光源发出的X射线束，并会聚X射线束得到平行X射线束，并结合单色器及聚焦器提高单色微焦斑处的功率密度增益，进而提高照射在样品上的X射线的光通量，获取适合高效纳米成像的单色光，所形成的单色微焦斑照射在样品上，样品生成的成像信号被放大器会聚放大后到达探测器而被探测，从而实现基于低功率光源的高效X射线纳米成像。并且，基于毛细管X射线平行束透镜和抛物面形或者锥形聚焦器的成像设备造价低廉，使得纳米成像的成本降低，便于推广。
[0016]基于前述方案，本实用新型提出一种成像分析系统，提高成像设备的成像分析效率。进一步来讲，该成像分析系统设置有前述任一种的X射线纳米成像设备及分析终端，分析终端与探测器连接，用于对样品的成像信号进行成像分析。由于上述任一种X射线纳米成像设备具有上述技术效果，因此，设有该X射线纳米成像设备的成像分析系统也应具备相应的技术效果，兹不赘述。
[0017]本实用新型实施例的更多特点和优势将在之后的【具体实施方式】予以说明。
【附图说明】
[0018]构成本实用新型实施例一部分的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1为本实用新型实施例的成像设备的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型实施例中毛细管X射线平行束透镜的示意图；
[0021]图3为图2中毛细管X射线平行束透镜沿垂直于其中心线的剖面示意图；
[0022]图4为本实用新型实施例中抛物面形聚焦器的结构及光路示意图；
[0023]图5为本实用新型实施例中锥形聚焦器的结构及光路示意图；
[0024]图6为本实用新型实施例中抛物面形聚焦器或者锥形聚焦器沿垂直于其中心线的剖面示意图；
[0025]图7为本实用新型实施例中成像分析系统的组成示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]I X射线光源
[0028]2 X射线束
[0029]3毛细管X射线平行束透镜
[0030]4平行X射线束
[0031]5单色器
[0032]6单色平行X射线束
[0033]7调节器
[0034]8聚焦器
[0035]9 样品
[0036]10放大器
[0037]11探测器
[0038]12分析终端
【具体实施方式】
[0039]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]下面结合附图，对本实用新型的各实施例作进一步说明:
[0042]由于实验室普通X光源的功率低，如何利用这些功率低的光源得到满足高效纳米成像的单色光则成为本领域的技术难题，本实用新型的发明人长期致力于开发基于实验室普通X光源的高效纳米成像技术，最终得以突破并提出以下技术方案:
_3] 成像设备实施例
[0044]参照图1，其示出了本实施