X射线光栅成像系统的制作方法
【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射线光栅成像系统。
【背景技术】
[0002]目前，X射线光栅在生命、能源、环境、食品等领域中具有重要应用，由于X射线光栅是非常精密的光学器件，对制作工艺的要求很高，尤其是制作高质量的二维X射线光栅的难度更大，因此，如何制作高质量的二维X射线光栅备受相关科研人员的重视。
[0003]现有的制作光栅的方法主要是采用机械刻划、全息光刻、电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术等，但通过这些方法制作得到的X射线光栅的“高宽比”不大，而且这些方法在制作较大“高宽比”的二维高能X射线光栅时存在困难，这是因为相对于低能X射线，高能X射线具有更强的穿透能力。因此，现有的X射线光栅不满足各界对大“高宽比”x射线光栅的要求。
[0004]另外，利用常规的X射线吸收衬度成像技术对碳、氢、氧等元素组成的物质进行X射线成像分析时，由于分辨率不高，满足不了实际需要。此外，发展X射线相衬成像技术的另一个关键因素在于如何得到高功率的相干光，非常理想的相干光是同步辐射光源，但同步辐射造价昂贵，不便于推广。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提出一种采用具有较大“高宽比”的多毛细管X射线光栅的X射线光栅成像系统，可提高分辨率，降低造价成本，便于推广。
[0006]进一步来讲，该X射线光栅成像系统包括:X射线光源；多毛细管X射线源光栅，其入口端设置有所述X射线光源，用于会聚所述X射线光源发射的X射线并得到用于照射样品的相干光；所述样品设置于所述源光栅的出口端；多毛细管X射线相位光栅，设置于所述样品之后，用于收集并调制照射所述样品后的X射线产生衍射自成像效应；多毛细管X射线分析吸收光栅，设置于所述多毛细管X射线相位光栅之后，位于所述衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，所述多毛细管X射线分析吸收光栅用于收集所述多毛细管X射线相位光栅射出的X射线并进行处理，将其中的相位信息转化为可识别的光强信息；x射线探测器设置在所述分析吸收光栅之后，用于探测并收集所述样品的信息。
[0007]进一步来讲，该X射线光栅成像系统还包括:信息处理装置，与所述X射线探测器连接，用于提取并分析处理所述样品的信息。
[0008]可选地，在一些实施例中，所述样品放置于所述多毛细管X射线源光栅和多毛细管X射线相位光栅之间，靠近所述多毛细管X射线相位光栅的入口端；所述X射线探测器设置在所述多毛细管X射线分析吸收光栅之后靠近其出口端。
[0009]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线源光栅沿其长度方向上的外形为圆柱型面段、抛物线型面段或者其它二次曲面段；和/或，所述多毛细管X射线相位光栅和所述多毛细管X射线分析吸收光栅沿各自长度方向上的外形均为圆柱形面段。其中所述多毛细管X射线相位光栅入口端和出口端的直径相同；所述多毛细管X射线分析吸收光栅入口端和出口端的直径相同。
[0010]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线源光栅、所述多毛细管X射线相位光栅及所述多毛细管X射线分析吸收光栅为多毛细管X射线光栅，由多根硅酸盐或铅玻璃单毛细管拉制而成。
[0011]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线光栅的光栅周期范围为0.01-30微米，高宽比的范围为5-90000 ;其中，所述光栅周期为相邻单毛细管的中空通道的中心连线的长度；所述高宽比为所述多毛细管X射线光栅的长度与相应光栅周期的一半的比值。和/或，所述多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径范围为1-700毫米，适用X射线的能量范围为0.l-200keV。
[0012]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线源光栅中每根单管的中空内经的直径为w，X射线的波长为λ，多毛细管X射线相位光栅的光栅周期为P，则所述多毛细管X射线源光栅和所述多毛细管X射线相位光栅之间的距离L彡wp/ λ。
[0013]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线源光栅的入口焦距F取值范围为
1-20厘米、入口端直径d的取值范围为2-8毫米、出口端直径D的范围为0.2-40厘米、光栅长度h的取值范围为0.1-25厘米；所述多毛细管X射线相位光栅中，沿光栅水平中心周线方向上的长度为hi的取值范围在0.1-15厘米，相位光栅入口端和出口端的直径相同，都为dl的取值范围在0.2-40厘米；所述多毛细管X射线分析吸收光栅中，沿光栅水平中心周线方向上的长度为h2的取值范围在0.1-10厘米，入口端和出口端直径相同，都为d2的取值范围在0.2-40厘米。
[0014]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线源光栅的光栅周期为6微米，高宽比为2000 ;所述多毛细管X射线源光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为10毫米，适用能量为20keV的X射线；所述多毛细管X射线相位光栅的光栅周期为4微米，高宽比为1000，所述多毛细管X射线相位光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为11毫米，适用能量为20keV的X射线；所述多毛细管X射线分析吸收光栅的光栅周期为3微米，高宽比为700，多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为12毫米，适用能量为20keV的X射线。
[0015]可选地，在一些实施例中，所述多毛细管X射线光栅沿垂直于其水平中心线方向的横截面的外形为正六边形；构成所述多毛细管X射线光栅的中空单毛细管的轮廓外形为六角形或圆形。其中，构成所述多毛细管X射线光栅的多个单毛细管紧密排列，位于中心位置的单毛细管为一根，其所在的层数定义为1，则从内向外各层上的单毛细管的数目为6(n-l)，其中η为层数，η>1，各单毛细管的内径大小相同。
[0016]相对于现有技术，本实用新型各实施例具有以下优点:
[0017]采用本实用新型实施例的技术方案后，本实用新型X射线光栅成像系统中的多毛细管X射线源光栅、多毛细管X射线相位光栅及多毛细管X射线分析吸收光栅为具有较大“高宽比”的多毛细管X射线光栅，可大幅提高该X射线光栅成像系统的分辨率，这种高分辨率的X射线光栅成像系统的使用范围广，并且可以采用实验室X射线光管，因此，本实用新型的X射线光栅成像系统提高性能的同时还能降低造价成本，便于推广，具有潜在重要应用和广泛使用范围。
[0018]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】
[0019]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:
[0020]图1为本实用新型实施例提供的X射线光栅成像系统的组成示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例中多毛细管X射线源光栅的主体结构示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例中多毛细管X射线相位光栅的主体结构示意图；
[0023]图4为本实用新型实施例中多毛细管X射线分析吸收光栅的主体结构示意图；
[0024]图5为本实用新型实施例中六角形多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的剖面示意图；
[0025]图6为本实用新型实施例中圆形多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的剖面示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]I X射线光源
[0028]2多毛细管X射线源光栅
[0029]3 样品
[0030]4多毛细管X射线相位光栅
[0031]5多毛细管X射线分析吸收光栅
[0032]6 X射线探测器
【具体实施方式】
[0033]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。
[0034]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。
[0035]下面结合附图，对本实用新型的各实施例作进一步说明:
[0036]基于对现有X射线光栅的性能及其制作方法的分析，本实用新型的发明人进行了大量毛细管X射线光学器件研制和应用研究，制作出一种具有较大“高宽比”的二维高能X射线光栅，即多毛细管X射线光栅，进而提出一种采用该多毛细管X射线光栅的X射线光栅成像系统。
[0037]参照图1，其为本实用新型实施例的X射线光栅成像系统的组成示意图，X射线光栅成像系统包括:X射线光源1、多毛