[实用新型]准单色光成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，特别涉及一种准单色光成像系统。

背景技术

目前，纳米成像技术应用广泛，受到人们的高度重视。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，可以通过单色器等插入件将同步辐射光单色化，使同步辐射光符合纳米成像的技术要求。

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

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准单色光成像系统，能够实现高效纳米成像的同时降低设备成本，并提升设备的功能和寿命。

进一步来讲，本实用新型实施例提出的准单色光成像系统包括：X射线光源、准单色器、毛细管X光会聚透镜、会聚器、放大器及探测器；其中：所述X射线光源设置在所述毛细管X光会聚透镜的入口焦斑处，所述准单色器设置在所述X射线光源与所述毛细管X光会聚透镜之间，近于所述毛细管X光会聚透镜入口端；所述毛细管X光会聚透镜的出口焦斑处形成第一准单色微焦斑；所述会聚器的入口焦斑与所述毛细管X光会聚透镜的出口焦斑形成共聚焦结构，所述会聚器的出口焦斑处形成第二准单色微焦斑；所述会聚器的出口焦斑处放置有样品；所述会聚器的入口端处配置有所述调节器，用于挡住入射或出射于所述会聚器的中间部分X射线；所述放大器设置于所述样品之后的光路上，用于会聚并放大所述样品的成像信号；所述探测器设置在所述放大器之后，用于探测并收集所述样品的成像信号。

可选地，在一些实施例中，所述X射线光源为X射线光管发射的X射线束，所述X射线光管的靶材为钼、银或钨中的一种；和/或，所述X射线光源的功率范围为1～1000瓦。

可选地，在一些实施例中，所述毛细管X光会聚透镜为X射线会聚透镜；所述毛细管X光会聚透镜由单根单毛细管构成；或者，所述毛细管X光会聚透镜由多根单毛细管构成，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空间椭球曲面段。

可选地，在一些实施例中，所述毛细管X光会聚透镜中位于其中心位置的一根单毛细管所在的层数定义为第一层，从内向外第n层中单毛细管的数目为6(n-1)，且n＞1；和/或，所述毛细管X光会聚透镜的长度范围为3～10厘米，入口端直径范围为1～30毫米，出口端直径范围为1～10毫米，入口焦距f₁的范围为1～20厘米，出口焦距f₂的范围为1～40毫米。

可选地，在一些实施例中，所述会聚器为椭球形，在沿其中心对称线方向上的截面为旋转椭球面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形；其中，所述会聚器的长度范围为1～170毫米，入口焦距F的取值范围为5～50毫米，出口焦距f的取值范围为1～30毫米，入口端直径D的取值范围为2～20毫米，出口端直径d的取值范围为2～20毫米。

可选地，在一些实施例中，所述准单色器的制作材料为金属材料；和/或，所述会聚器的制作材料为铅玻璃。

可选地，在一些实施例中，所述会聚器的长度为30毫米，入口直径为10毫米，出口直径为12毫米，入口焦距为30毫米，出口焦距为9毫米。

可选地，在一些实施例中，所述毛细管X光会聚透镜的长度L为65毫米，入口端的直径D_in为17毫米，出口端的直径D_out为2毫米；其中，在17.4keV能量点，所述毛细管X光会聚透镜的入口焦距f₁为73毫米，出口焦距f₂为13毫米，焦斑直径为25微米，功率密度放大倍数为8000。

可选地，在一些实施例中，所述放大器为波带片，所述波带片的最外层透射X射线圆环的直径与离开所述会聚器出口焦斑的X射线束的中空环状结构相匹配；波带片最外层透射X射线圆环的宽度范围1～200纳米；和/或，所述X射线探测器为空间分辨探测器，空间分辨范围为1～100微米，能量探测范围为9～100keV。