高密度光栅的制作方法

本实用新型属于光学元件领域，尤其涉及高密度光栅。

背景技术：

X射线相衬成像技术具有高分辨率、高穿透性等优点，可观察厚物质内部三维结构，在生物医学和纳米材料领域有广泛的应用。当前，利用X射线光栅进行X射线相衬成像的研究已成为研究热点。然而，X射线相衬成像需要高密度(纳米级的分辨能力、陡直剖面)、大尺寸(毫米级)的光栅，而传统技术中常用的光栅制作方法主要包括机械刻划方法和全息光刻方法两种，采用这两种制作方法可以制作出低密度的光栅，难以制作出满足X射线相衬成像要求的高密度、大尺寸光栅，且机械刻划方法需要复杂的精密机械控制系统，制作难度大、成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的至少一个不足之处，提供了高密度光栅，其解决了高密度光栅难以制作的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：高密度光栅，包括n块叠压固定在一起的低密度光栅，每块所述低密度光栅的光栅条宽度都为a、光栅周期距离都为A，n为大于或等于2的自然数，且n*a<A；该高密度光栅的光栅条宽度为a、光栅周期距离为A/n。

可选地，各所述低密度光栅的光栅条沿直线相互交替设置。

可选地，各所述低密度光栅通过粘接方式叠压固定在一起。

可选地，各所述低密度光栅都采用机械刻划方法或者全息光刻方法制成。

可选地，上述的高密度光栅，还包括用于固定各所述低密度光栅之周边边缘的固定架。

可选地，上述的高密度光栅，还包括两个用于压紧各所述低密度光栅的压圈，各所述低密度光栅叠压固定在两所述压圈之间。

可选地，n为2，该高密度光栅的光栅条宽度为a、光栅周期距离为A/2。

可选地，上述的高密度光栅，包括2块粘合在一起的低密度光栅，且其中一块所述低密度光栅的光栅条刚好处于另一块所述低密度光栅之光栅周期距离1/2的位置处。

可选地，n为3，该高密度光栅的光栅条宽度为a、光栅周期距离为A/3。

可选地，上述的高密度光栅，包括3块粘合在一起的低密度光栅，定义这3块所述低密度光栅分别为第一块低密度光栅、第二块低密度光栅和第三块低密度光栅，其中，所述第二块低密度光栅的光栅条刚好处于所述第一块低密度光栅的光栅周期距离1/3位置处，所述第三块低密度光栅的光栅条刚好处于所述第一块低密度光栅的光栅周期距离2/3位置处。

本实用新型提供的高密度光栅，先采用传统技术制作出光栅条宽度为a、光栅周期距离为A的低密度光栅，然后再将n块低密度光栅叠压固定在一起制成光栅条宽度为a、光栅周期距离为A/n的高密度光栅，实现了高密度(纳米级的分辨能力、陡直剖面)、大尺寸(毫米级)的光栅的制作，且其制作方法简单、易于实现，利于推广应用。本实用新型提供的高密度光栅，密度高，精度高，结构简单，易于加工制作，加工成本低，具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的高密度光栅的制作过程示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的高密度光栅的制作过程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，以下实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例一提供的高密度光栅2的制作方法，包括以下步骤：

制作低密度光栅1步骤，制作n块光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A的低密度光栅1，光栅周期距离A具体为任一块低密度光栅1上相邻两光栅条11的中心距离，其中，n为大于或等于2的自然数，且n*a<A；

叠压步骤，将n块低密度光栅1叠压固定在一起制成光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/n的高密度光栅2。

高密度光栅2为具有纳米级分辨能力、陡直剖面的光栅，低密度光栅1为分辨能力小于高密度光栅2之分辨能力的光栅。

由于低密度光栅1制作技术已经很成熟、易于制作，所以，本实用新型实施例提供的高密度光栅2的制作方法，先制作出低密度光栅1，再通过低密度光栅1叠压制成满足要求的高密度光栅2，其制作方法简单、易于实现、易于推广应用。

优选地，叠压步骤中，各低密度光栅1以光栅条11沿直线相互交替的方式叠压在一起，任意两低密度光栅1的各光栅条11都是交错设置的，即任意一块低密度光栅1的两相邻光栅条11之间都夹着其它n-1块低密度光栅1的一个光栅条11。每块低密度光栅1上都具有多个凸出、间隔设置的光栅条11和多个分别位于各相邻两光栅条11之间的狭缝12，叠压步骤中，任意一低密度光栅1的光栅条11都是与其它低密度光栅1的狭缝12对准叠压在一起。

优选地，各低密度光栅1都采用机械刻划方法或者全息光刻方法制成。机械刻划方法是利用光栅刻划机刻划光栅的方法；全息光刻方法是利用激光的干涉条纹对光刻胶进行曝光，然后用刻蚀的方法将光刻胶图形转移到下面的基底上，或者通过微电镀的方法形成金属结构。采用机械刻划方法或者全息光刻方法制作低密度光栅1，制作难度低、易于实现。

优选地，叠压步骤中，各低密度光栅1通过粘接方式叠压固定在一起。在叠压任意两块低密度光栅1之前，可以先在至少一块低密度光栅1上涂设粘胶液，然后将该两块低密度光栅1以设定的位置关系叠压粘接在一起。此处，采用粘接方式将各低密度光栅1叠压固定在一起，其操作方式简单、易于实现。

优选地，在叠压步骤之后还设有固定清洗步骤，固定清洗步骤为：采用固定架(图未示)固定各低密度光栅1四周，在固定架上粘接覆盖压圈(图未示)，洗去各低密度光栅1中间的粘合层。固定架主要用于固定各低密度光栅1的周边，压圈用于保持各低密度光栅1的相对位置不变。此处，在叠压步骤中，各低密度光栅1通过粘接方式叠压固定在一起，其易于装配操作，且易于各低密度光栅1叠压过程中的对位叠压；在完成叠压步骤后，先采用固定架固定低密度光栅1的四周，再在固定架上覆盖压圈以保持各低密度光栅1的相对位置不变，这样可实现叠压后对各低密度光栅1的锁紧定位；最后洗去粘合层，利于提高最终形成的高密度光栅2的光学性能和精确度。

优选地，压圈与固定架之间采用氰基丙稀酸酯胶水粘接，其连接可靠，易于装配，装配成本低。

优选地，n等于2，叠压步骤中，2块低密度光栅1的叠压位置关系为：其中一块低密度光栅1的光栅条11刚好处于另一块低密度光栅1的光栅周期距离1/2位置处，即其中一块低密度光栅1的各光栅条11对准另一块低密度光栅1狭缝12的中间位置叠压在一起，这样可制得光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/2的高密度光栅2，其密度高、精度高。

本实施例提供的高密度光栅2，包括n块叠压固定在一起的低密度光栅1，每块低密度光栅1的光栅条11宽度都为a、光栅周期距离都为A，n为大于或等于2的自然数，且n*a<A；该高密度光栅2的光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/n。本实施例提供的高密度光栅2，密度高，精度高，易于加工制作，加工成本低，具有较好的应用前景。

优选地，各低密度光栅1的光栅条11沿直线相互交替设置，任意两低密度光栅1的各光栅条11都是交错设置的，即任意一块低密度光栅1的两相邻光栅条11之间都夹着其它n-1块低密度光栅1的一个光栅条11。每块低密度光栅1上都具有多个凸出、间隔设置的光栅条11和多个分别位于相邻两光栅条11之间的狭缝12；叠压在一起的各低密度光栅1中，任意一低密度光栅1的光栅条11都叠压固定于与其它各低密度光栅1的狭缝12内。

优选地，各低密度光栅1都采用机械刻划方法或者全息光刻方法制成。采用机械刻划方法或者全息光刻方法制作低密度光栅1，制作难度低、易于实现。

优选地，各低密度光栅1通过粘接方式叠压固定在一起；且/或，该高密度光栅2还包括用于固定各低密度光栅1之周边边缘的固定架和覆盖于固定架表面上以用于压紧各低密度光栅1的压圈。

优选地，压圈通过粘接方式固定于固定架上，其连接可靠，易于装配，装配成本低。

优选地，压圈与固定架之间采用氰基丙稀酸酯胶水粘接，其粘接可靠，成本低。

优选地，n为2，该高密度光栅2的光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/2。本实施例提供的高密度光栅2，是采用两块光栅条11宽度都为a、光栅周期距离都为A的低密度光栅1叠压在一起制成的光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/2，实现了高密度、高精度光栅的制作，且其易于制作成型。

优选地，该高密度光栅2包括2块粘合在一起的低密度光栅1，且其中一块低密度光栅1的光栅条11刚好处于另一块低密度光栅1之光栅周期距离1/2的位置处，即其中一块低密度光栅1的各光栅条11刚好叠压于另一块低密度光栅1各狭缝12的中间位置处。

本实施例提供的高密度光栅2的制作方法及高密度光栅2，使用传统方法生产低密度光栅1，把这些低密度光栅1按照一定规律黏合在一起，生产出周期是原低密度光栅1周期1/n的高密度光栅2，有效提高了高密度光栅2的精度，降低了高密度光栅2的加工难度，利于X射线相衬成像实验的开展。

实施例二：

本实施例提供的高密度光栅2的制作方法，与实施例一的主要区别在于：如图1所示，实施例一中，n等于2，叠压步骤中，2块低密度光栅1的叠压位置关系为：其中一块低密度光栅1的光栅条11刚好处于另一块低密度光栅1的光栅周期距离1/2位置处；而如图2所示，本实施例中，n等于3，定义3块低密度光栅分别为第一块低密度光栅101、第二块低密度光栅102和第三块低密度光栅103，叠压步骤中，3块低密度光栅1的叠压位置关系为：第二块低密度光栅102的光栅条11刚好处于第一块低密度光栅101的光栅周期距离1/3位置处，第三块低密度光栅103的光栅条11刚好处于第一块低密度光栅101的光栅周期距离2/3位置处，即：第二块低密度光栅102的各光栅条11刚好叠压于第一块低密度光栅101各狭缝12的1/3位置处，第三块低密度光栅103的各光栅条11刚好叠压于第一块低密度光栅101各狭缝12的2/3位置处。本实施例提供的高密度光栅2的制作方法与实施例一提供的高密度光栅2的制作方法为用于制作两种不同密度规格的高密度光栅2，具体地，实施例一提供的高密度光栅2的制作方法主要用于制作光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/2的高密度光栅2；而本实施例提供的高密度光栅2的制作方法主要用于制作光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/3的高密度光栅2。虽然本实施例与实施例一是用于制作两种不同密度规格的高密度光栅2，但是，二者的制作原理是一致的，都是先采用传统技术制作出低密度光栅1，然后再通过低密度光栅1叠压制成高密度光栅2，因此，采用本实施例提供的高密度光栅2的制作方法制作光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/3的高密度光栅2，也具有制作方法简单、易于实现、易于推广应用的有益效果。

本实施例提供的高密度光栅2，与实施例一的主要区别在于：如图1所示，实施例一中，n为2，高密度光栅2的光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/2，高密度光栅2包括2块粘合在一起的低密度光栅1，且其中一块低密度光栅1的光栅条11刚好处于另一块低密度光栅1之光栅周期距离1/2的位置处；而如图2所示，本实施例中，n为3，高密度光栅2的光栅条11宽度为a、光栅周期距离为A/3，高密度光栅2包括3块粘合在一起的低密度光栅，定义这3块低密度光栅分别为第一块低密度光栅101、第二块低密度光栅102和第三块低密度光栅103，其中，第二块低密度光栅102的光栅条11刚好处于第一块低密度光栅101的光栅周期距离1/3位置处，第三块低密度光栅103的光栅条11刚好处于第一块低密度光栅101的光栅周期距离2/3位置处，即本实施例提供的高密度光栅2与实施例一提供的高密度光栅2为两种密度规格不同的高密度光栅2。

除了上述不同之外，本实施例提供的高密度光栅2的制作方法及高密度光栅2的其它设置方式都可参照实施例一进行优化设计，在此不再详述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。