[发明专利]一种组合式X射线微会聚光学器件

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及组合式X射线微会聚光学器件。

背景技术

X射线是一种比紫外线波长更短的电磁波，在物理学、化学、生命科学、 材料科学、天文学、环境科学、医学等领域有着广泛的应用。但由于X射线的 波长太短，在上世纪80年代以前人们一直无法改变它的传播方向，要得到高 功率密度X射线必须提高X射线产生设备的功率。20世纪80年代末期，前苏 联科学家Kumakhov提出了一种由多根中空的玻璃毛细导管束组成的光学器 件，它可以按照人们的要求大角度宽波段调控X光的传输方向。这种光学器件 被人们称作毛细管X光透镜。这项技术的发明是人类历史上第一次获得的宽波 段大功率X光束的聚束和调控的手段，为人们发展和推广X射线技术提供了 新机遇。X射线毛细管光学是发展最快的X射线光学技术之一。

毛细管X光透镜是根据全反射原理来改变X射线的传输方向，所以X射线 在玻璃材料中的全反射临界掠射角的大小直接决定着毛细管X光透镜的使用 效果。X射线能量越高，全反射临界掠射角越小，毛细管器件的传输效率越低， 聚焦效果越差。30keV被普遍认为是当前毛细管X光透镜的能量上限。

有关专家学者预计高能X射线在医学和物理学等领域将有广泛的应用，如 癌症治疗、X射线衍射分析等。因此，如何得到聚焦30keV以上高能X射线 的光学器件一直是人们的努力研究的方向之一。

发明内容

本发明实施例提供一种组合式X射线微会聚光学器件，用于将高能发散X 光束转变为发散度为0.5-2度的X光束，并对低能X射线过滤。

一种组合式X射线微会聚光学器件：

所述光学器件包括多个实心构件，以及通过该多个实心构件会聚发散X射 线；

所述实心构件由玻璃材料制成，侧壁镀有金属膜；该玻璃材料与金属膜的 临界面构成反射面，用于X射线在经过反射面时发生全反射；

每个实心构件的两端中的一端用于接收X射线，另一端用于输出X射线；

所述多个实心构件组合成轴对称结构的光学器件，并且使得光学器件沿轴 方向的外形母线为两个抛物线的曲线段和一个直线段的组合，其中，两个抛物 线的开口相对。

所述实心构件的所有横截面为圆。

所述实心构件的所有横截面为面积相等的圆。

多个所述实心构件中越靠近轴的实心构件的横截面的直径越大。

所述实心构件的横截面的直径范围为0.05-5mm。

所述光学器件沿轴方向的长度范围为200-1000mm；

所述光学器件的横截面的最大直径的范围为50-500mm。

玻璃材料包括Li、Be和B中的一种或多种元素。

玻璃材料包括：

所述实心构件的侧壁镀的金属包括钨、金和铂中的一种或多种元素。

所述实心构件的玻璃表面经过光滑处理。

本发明实施例通过玻璃和金属两种材料制成实心构件，并由多个该实心构 件组成光学器件，该光学器件可会聚发散的高能X射线。并且光学器件中的玻 璃材料还可对低能X射线进行过滤，从而得到能量较集中的X射线。本发明 实施例通过采用轻质玻璃材料和/或重金属材料来进一步提高微会聚高能X射 线的能力。

本发明实施例中的光学器件的反射面较为光滑，有利于X射线的传输。并 且可在镀金属膜之前对玻璃材料的实心构件表面进行光滑处理，进一步降低反 射面的粗糙度，从而提高X射线的传输效率，减少光强损失。

附图说明

图1为本发明实施例中光学器件的示意图；

图2为本发明实施例中实心构件的示意图；

图3为本发明实施例中光学器件微会聚发散X射线的示意图。

具体实施方式