[发明专利]热复合的光栅制作工艺

说明书

本发明公开了一种热复合的光栅制作工艺，属于光学元件技术领域，工艺流程包括：预制金属膜、制作复合膜、热复合、切割和封装；通过将对X射线强吸收的重金属膜和对X射线弱吸收轻金属膜交替堆叠在一起后，再通过热复合的方式将轻金属膜与重金属膜粘合在一起后；最后切割复合膜堆，并封装得到光栅，整个工艺过程中将重金属膜以及轻金属膜制作与光栅制作分离，为每种工艺流程提供特定的环境；更有利于流水线大批量生产；同时采用热粘合工艺将轻金属和重金属粘合在一起，金属膜厚度容易控制，在光栅制作过程中误差小；且利于流水线大批量生产。

技术领域

本发明涉及光学元件技术领域，尤其涉及一种热复合的光栅制作工艺。

背景技术

X射线成像技术自1895年德国研究员伦琴发现X射线以来便作为一个全新的学科得到了迅速的发展，它可以对焊缝、设备的内部缺陷进行探伤检测，广泛应用于机械制造、压力容器、航空航天、石油、化工、铁路交通、冶金、造船、军工等工业部分。

目前，X射线相位衬度成像主要运用以Talbot-Lau干涉法为基础的光栅成像方法。这一种成像系统会使用源光栅，相位光栅，吸收光栅三块光栅；在这种的光栅成像方法中，吸收光栅作为成像系统的重要部件，其参数对成像质量的好坏起着决定性的作用；通过改善加工工艺制作大深宽比的光栅对于X 射线光栅相位衬度成像便显得尤为重要。

LIGA加工技术是其中一种传统的吸收光栅制作方法，常用于制作大深宽比结构的光栅，LIGA技术的原理是将光刻（Lithographie）、电铸成型（Galvanoformung）和注塑（Abformung），这三者结合起来。但是在研究的过程中发现用此方法制作光栅时经常有光栅断裂坍塌等引起结构失效的现象发生。

另一种传统的吸收光栅制作方法光助电化学刻蚀技术常用于制作大深宽比微结构，电化学刻蚀广泛应用于微结构制作，尤其是对于大深宽比的结构的光栅的制作；瑞士保罗谢勒研究所（PSI）研发了利用金属辅助化学腐蚀（MACE）技术制作X射线衍射光栅。

但是LIGA技术制作成本较高，而且可制作面积较小，光助电化学刻蚀方法则流程复杂，而且制作过程中硅基电阻率、温度、腐蚀液等均对刻蚀结构的影响较大，难以控制，在后期的高原子序数金属填充过程中，所需的填充工艺复杂，条件也较为苛刻。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种热复合的光栅制作工艺，采用热粘合工艺将轻金属和重金属粘合在一起，金属膜厚度容易控制，在光栅制作过程中误差小；且利于流水线大批量生产。

为实现上述目的，本发明提供1、一种热复合光栅制作工艺，其特征在于，包括

预制金属膜：选取一块对X射线具有强吸收的重金属膜和一块对X射线具有弱吸收轻金属膜，并调整重金属膜和轻金属膜至预设尺寸；

制作复合膜：重金属膜和轻金属膜交替堆叠形成复合膜堆；

热复合：用夹具夹持复合膜堆后放置于加热炉中，加热至重金属膜和轻金属膜相互粘合，再将复合膜堆于真空环境中冷却后取出；

切割：按设定尺寸切割后的复合膜堆，得到准光栅；

封装：使用X射线弱吸收材料封装准光栅得到光栅。

其中，调整重金属膜和轻金属膜至预设尺寸时，重金属膜和轻金属膜的尺寸包括厚度尺寸和平面尺寸，将每块重金属膜和轻松金属膜厚度分别压至设定值，且重金属膜和轻金属膜的平面尺寸完全相同。

其中，制作复合膜时，重金属膜和轻金属膜正交堆叠在一起，单块重金属与单块轻金属的厚度之和为光栅单个周期的长度。

其中，制作复合膜后，将复合膜堆的厚度压至设定值，压缩复合膜堆时，各层金属膜的厚度均匀变化。

其中，用夹具夹持复合膜堆时，夹具与复合膜堆的接触面之间垫有熔点高的半导体或者陶瓷材料。