的方式对X射线聚焦，如图3所示，X射线基本的聚焦情 况可以分为四种，即OE、00、EO、EE光束，0表示奇数次反射，E表示偶数次反射。真正聚焦 的X射线束为00光束（在两个正交方向上均发生奇数次反射），0E和E0表示线聚焦（在 两个正交方向上分别发生奇数次和偶数次反射），EE表示未聚焦的直射X射线束（在两个 正交方向上均发生偶数次反射）。
[0039] (3)、镀膜的选择
[0040] 平行入射的X射线光束在介质表面发生折射、反射。X射线在介质中的平面波表示 为：
[0042] 其中，n为X在传播介质中的折射率。根据X射线的散射理论，X射线在介质中的 复折射率n =l-S+if3,将其代入式（1)中，可得到：
[0044] 根据菲涅耳定律可以得到：
[0045]0r= 0i(3)
[0046] cos0j=n?cos0t(4)
[0047] 其中0 ^分别为入射光线和反射光线与界面之间的夹角，0 t为折射光线与 界面之间的夹角。由（2)式中第三个指数因子可知，X射线在介质内部随传播距离呈负指 数衰减，由于X射线在介质中的吸收系数0比较大，因此基于折射方式的聚焦原理不适用 于X射线。在计算X射线光束的折反射时，采用折射率的实部近似：n~ 1-S，在X射线波 段S〈1(T4,因此折射率n略小于1，由（4)式可知，在X射线发生全反射时，0t=〇,全反射 临界角9。满足：cos0。=11-1，0。趋近于0,为无穷小量，采取二阶近似可得到临界角
[0049]S和|3描述介质的极化特性，与原子的散射因子f=fji?f2有关：
[0052] 其中，re= 2.8178Xl(T15m，为电子经典半径，A为入射X射线波长，N为原子数密 度，
'Z是介质的原子序数，E是入 射光子能量。
[0053] 图4给出了几种金属材料的临界反射角与X射线入射能量的关系，从图中可知，X 射线光子能量越大，全反射临界角越小；原子序数越高的材料的全反射临界角越大，因此为 提高反射效率，需要采用高原子序数金属膜作为反射膜层。金属Ir膜的临界角在IkeV时 相对于金属A1由1.7^提高至4%有利于大角度入射的X射线光子的会聚，因此，采用金属 Ir作为龙虾眼镜头的反射膜。
[0054] (4)、反射率及表面粗糙度对反射率的影响
[0055] 对于理想表面，根据菲涅耳公式以掠入射角0入射的X射线光子的反射率可以表 示为：
[0057] 式⑶中，a、b是掠入射角0，X射线光子能量及介质材料Z和密度P的函数：
[0060] 由式（8)-(10)可知理想介质表面的反射率与掠入射角、光子能量及介质材料有 关。实际上由于制作工艺等因素的影响，理想表面是不存在的，介质表面总是凹凸不平，这 种凹凸不平的程度用粗糙度指标〇来衡量。粗糙表面的反射率需要对式（8)进行修正，用 沃勒-德拜公式来描述：
[0062] 修正后的Ir表面反射率随掠入射角的关系曲线如图5所示。由图5可知，反射率 随光子能量的增大而减小，随掠入射角的增大而减小；反射率的截断值随掠入射角的增大 而左移。
[0063] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： 步骤（1)、将n型Si片，进行抛光研磨； 步骤（2)、利用氧化工艺或气相沉积在Si片上表面形成硬掩膜； 步骤（3)、在硬掩膜上利用光刻胶工艺曝光形成具有方形微孔阵列的掩膜； 步骤（4)、利用掩膜上的方形微孔对Si片进行湿法刻蚀，在每个方形微孔处对应的Si片上形成带尖端的刻蚀诱导坑；Si片以带有刻蚀诱导坑的一面为正面； 步骤（5)、去除硬掩膜，并在Si片背面镀上一层金属电极层，该金属电极层连接电源的 正极； 步骤（6)、在Si片正面一定距离处放置金属电极板，该金属电极板连接电源的负极，金 属电极板与Si片正面之间具有电解液；开启电源，并在Si片背面加以光照，则由刻蚀诱导 坑处至Si片背面经光电化学刻蚀形成通孔； 步骤（7)、除去Si片背面的金属电极，形成龙虾眼初步模型； 步骤（8)、在龙虾眼初步模型各表面蒸镀金属反射层。2. 如权利要求1所述的一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方法，其 特征在于，所述硬掩膜为SiO2层或者Si3N4层。3. 如权利要求1所述的一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方法，其 特征在于，所述步骤（8)中首先将龙虾眼初步模型各表面进行抛光，使得表面粗糙度小于 lnm，然后在抛光后的表面蒸镀金属反射层。4. 如权利要求1或3所述的一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方 法，其特征在于，所述金属反射层厚度在20nm以上。5. 如权利要求1或3所述的一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方 法，其特征在于，所述金属反射层为金属铱Ir反射层。6. 如权利要求1或3所述的一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方 法，其特征在于，所述方形微孔的边长为5ym，两微孔之间间距2ym。
【专利摘要】本发明公开了一种基于半导体工艺的平面型龙虾眼聚焦镜头的制备方法，包括如下步骤：首先将n型Si片抛光研，利用氧化工艺或气相沉积在Si片上表面形成硬掩膜，并硬掩膜上利用光刻胶工艺曝光形成具有方形微孔阵列的掩膜；然后利用掩膜上的方形微孔对Si片进行刻蚀，形成刻蚀诱导坑；然后，去除硬掩膜，并在Si片背面镀上一层金属电极层，该金属电极层连接电源的正极；接着在Si片正面一定距离处放置金属电极板并连接电源的负极，板与Si片正面之间具有电解液；开启电源，并在Si片背面加以光照进行光电化学刻蚀；然后，除去Si片背面的金属电极，形成龙虾眼初步模型；最后，在龙虾眼初步模型各表面蒸镀金属反射层。该方法用于制备龙虾眼镜头。
【IPC分类】G21K1/06
【公开号】CN104900292
【申请号】CN201510181280
【发明人】金东东, 胡慧君, 邵飞, 史钰峰, 李文彬, 徐延庭
【申请人】中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月16日