X射线纳米成像设备及成像分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种X射线纳米成像设备及成像分析系统，该X射线纳米成像设备包括：X射线光源；毛细管X射线平行束透镜，其入口焦距处设置有X射线光源；单色器，与毛细管X射线平行束透镜出口方向成角度设置，用于将自毛细管X射线平行束透镜出来的平行X射线束变为单色平行X射线束；聚焦器，设置在单色平行X射线束的光线方向上，用于会聚单色平行X射线束形成微焦斑，并投射至样品处；聚焦器的入口端或出口端设置有调节器，用于挡住中间部分的X射线；放大器，设置于样品之后的光路上，用于会聚并放大样品的成像信号；探测器，设置在放大器之后，用于探测并收集样品的成像信号。因此，实施本发明专利技术能够实现高效纳米成像的同时降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种X射线纳米成像设备及成像分析系统，该X射线纳米成像设备包括：X射线光源；毛细管X射线平行束透镜，其入口焦距处设置有X射线光源；单色器，与毛细管X射线平行束透镜出口方向成角度设置，用于将自毛细管X射线平行束透镜出来的平行X射线束变为单色平行X射线束；聚焦器，设置在单色平行X射线束的光线方向上，用于会聚单色平行X射线束形成微焦斑，并投射至样品处；聚焦器的入口端或出口端设置有调节器，用于挡住中间部分的X射线；放大器，设置于样品之后的光路上，用于会聚并放大样品的成像信号；探测器，设置在放大器之后，用于探测并收集样品的成像信号。因此，实施本专利技术能够实现高效纳米成像的同时降低成本。【专利说明】X射线纳米成像设备及成像分析系统
本专利技术涉及光学成像
，特别涉及一种X射线纳米成像设备及成像分析系统。
技术介绍
目前，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，可以通过单色器将同步辐射光单色化。 但是，本申请的专利技术人发现: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，也是本申请专利技术人一直致力解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，为解决现有技术中的问题，本专利技术实施例提出一种X射线纳米成像设备，能够实现高效纳米成像的同时降低成本。 进一步来讲，该X射线纳米成像设备包括:X射线光源；毛细管X射线平行束透镜，其入口焦距处设置有X射线光源；单色器，与毛细管X射线平行束透镜出口方向成角度设置，用于将自毛细管X射线平行束透镜出来的平行X射线束变为单色平行X射线束?’聚焦器，设置在单色平行X射线束的光线方向上，用于会聚单色平行X射线束形成微焦斑，并投射至样品处；其中，聚焦器的入口端或出口端设置有调节器，用于挡住入射至或出射于聚焦器的中间部分X射线；放大器，设置在样品之后的光路上，用于会聚并放大样品的成像信号；探测器，设置在放大器之后，用于探测并收集样品的成像信号。 可选地，在一些实施例中，X射线光源为普通X射线光管发射的X射线束，X射线光管的靶材为钼、银或钨中的任一种；和/或，X射线光源的功率范围为I?4000瓦。 可选地，在一些实施例中，毛细管X射线平行束透镜由单根单毛细管构成；或者，毛细管X射线平行束透镜由若干根单毛细管构成，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为空间抛物面面段；其中，将毛细管X射线平行束透镜中间一根单毛细管所在的层数定义为第一层，从内向外第η层中单毛细管的数目为6(11-1)，且11> 1 可选地，在一些实施例中，毛细管X射线平行束透镜的长度范围为3?15厘米，A口端直径范围为I?8毫米，出口端直径范围为10?60毫米。 可选地，在一些实施例中，聚焦器为抛物面形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为旋转抛物面面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形；或者，聚焦器为锥形聚焦器，在沿其中心对称线方向上的截面为锥体面段，沿垂直于其中心线方向的截面为圆形。 可选地，在一些实施例中，聚焦器由硅酸盐玻璃拉制而成的单根毛细管，单根毛细管沿其中心线中心对称；聚焦器的长度G的取值范围为I?15厘米，出口焦距f的取值范围为I?500毫米。 可选地，在一些实施例中，抛物面形聚焦器的长度为3.6厘米，入口直径为4厘米，出口直径为1.5厘米；焦斑直径和放大倍数分别为22微米和2300 ;锥形聚焦器的长度为3.2厘米，入口直径为3厘米，出口直径为I厘米；焦斑直径和放大倍数分别为20微米和 2000 ο 可选地，在一些实施例中，放大器为波带片，波带片的最外层透射X射线圆环的直径与离开聚焦器所形成微焦斑的X射线束的中空环状结构相匹配；其中，波带片最外层透射X射线圆环的宽度范围为I?300纳米。 可选地，在一些实施例中，单色器为晶体，晶体的材料为硅、锗或氟化锂中的任一种；和/或，X射线探测器为空间分辨探测器，空间分辨范围为I?100微米，能量探测范围为 10 ?85keVo 相对于现有技术，本专利技术各实施例具有以下优点: 采用本专利技术实施例的技术方案后，X射线纳米成像设备通过高功率密度增益的毛细管X射线平行束透镜，收集X射线光源发出的X射线束，并会聚X射线束得到平行X射线束，并结合单色器及聚焦器提高单色微焦斑处的功率密度增益，进而提高照射在样品上的X射线的光通量，获取适合高效纳米成像的单色光，所形成的单色微焦斑照射在样品上，样品生成的成像信号被放大器会聚放大后到达探测器而被探测，从而实现基于低功率光源的高效X射线纳米成像。并且，基于毛细管X射线平行束透镜和抛物面形或者锥形聚焦器的成像设备造价低廉，使得纳米成像的成本降低，便于推广。 基于前述方案，本专利技术提出一种成像分析系统，提高成像设备的成像分析效率。进一步来讲，该成像分析系统设置有前述任一种的X射线纳米成像设备及分析终端，分析终端与探测器连接，用于对样品的成像信号进行成像分析。由于上述任一种X射线纳米成像设备具有上述技术效果，因此，设有该X射线纳米成像设备的成像分析系统也应具备相应的技术效果，兹不赘述。 本专利技术实施例的更多特点和优势将在之后的【具体实施方式】予以说明。 【专利附图】【附图说明】 构成本专利技术实施例一部分的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中: 图1为本专利技术实施例的成像设备的结构示意图； 图2为本专利技术实施例中毛细管X射线平行束透镜的示意图； 图3为图2中毛细管X射线平行束透镜沿垂直于其中心线的剖面示意图； 图4为本专利技术实施例中抛物面形聚焦器的结构及光路示意图； 图5为本专利技术实施例中锥形聚焦器的结构及光路示意图； 图6为本专利技术实施例中抛物面形聚焦器或者锥形聚焦器沿垂直于其中心线的剖面示意图； 图7为本专利技术实施例中成像分析系统的组成示意图。 附图标记说明 IX射线光源 2X射线束 3毛细管X射线平行束透镜 4平行X射线束 5单色器 6单色平行X射线束 7调节器 8聚焦器 9样品 10放大器 11探测器 12分析终端 【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术实施例及实施例中的特征可以相互组入口 ο 下面结合附图，对本专利技术的各实施例作进一步说明: 由于实验室普通X光源的功率低，如何利用这些功率低的光源得到满足高效纳米成像的单色光则成为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线纳米成像设备，其特征在于，包括：X射线光源(1)；毛细管X射线平行束透镜(3)，其入口焦距处设置有所述X射线光源(1)；单色器(5)，与所述毛细管X射线平行束透镜(3)出口方向成角度设置，用于将自所述毛细管X射线平行束透镜(3)出来的平行X射线束(4)变为单色平行X射线束(6)；聚焦器(8)，设置在所述单色平行X射线束(6)的光线方向上，用于会聚所述单色平行X射线束(6)形成微焦斑，并投射至所述样品(9)处；其中，所述聚焦器(8)的入口端或出口端设置有调节器(7)，用于挡住入射至或出射于所述聚焦器(8)的中间部分X射线；放大器(10)，设置于所述样品(9)之后的光路上，用于会聚并放大所述样品(9)的成像信号；探测器(11)，设置在所述放大器(10)之后，用于探测并收集所述样品(9)的成像信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天希，孙学鹏，刘志国，须颖，董友，
申请(专利权)人：北京师范大学，天津三英精密仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11