一维X射线多层膜波导结构及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108389642A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810693871.4(22)申请日2018.06.29(71)申请人上海米蜂激光科技有限公司地址201306上海市浦东新区泥城镇云汉路979号2楼(72)发明人钟奇谢雨江(74)专利代理机构上海三方专利事务所31127代理人吴玮李美立(51)Int.Cl.G21K1/06(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图8页(54)发明名称一维X射线多层膜波导结构及其制备方法(57)摘要本发明涉及精密光学元件技术领域，具体来说是一种一维X射线多层膜波导结构及其制备方法，波导结构包括基底、顶部基片、以及基底与顶部基片之间设有的钼/碳非周期多层膜，钼/碳非周期多层膜由交替设有的钼薄膜层和碳薄膜层构成，钼/碳非周期多层膜相对于顶部基片一侧的表面上设有间隙，且所述的间隙将钼/碳非周期多层膜分隔成第一波导层和第二波导层，本发明同现有技术相比，既能够利用多层膜中的多个导通层提升X射线的入射孔径，也能够利用第一波导层和第二波导层的长度和刻蚀长度，改变焦点的大小、减少背景噪声，进一步提升X射线波导焦点的聚焦性能，这种设计为拓展X射线多层膜波导的进一步广泛应用，提供了行之有效的方法。CN108389642ACN108389642A权利要求书1/2页1.一种一维X射线多层膜波导结构，其特征在于所述的波导结构包括基底、顶部基片、以及基底与顶部基片之间设有的钼/碳非周期多层膜，所述的钼/碳非周期多层膜由交替设有的钼薄膜层和碳薄膜层构成，所述的碳薄膜层作为导通层，所述的钼薄膜层作为间隔层，所述的钼/碳非周期多层膜相对于顶部基片一侧的表面上设有间隙，且所述的间隙将所述的钼/碳非周期多层膜分隔成长度为L1的第一波导层和长度为L2的第二波导层，通过控制所述的间隙的长度Lc及第二波导层的长度L2，以实现聚焦光斑的性能调节。2.如权利要求1所述的一维X射线多层膜波导结构，其特征在于所述的第一波导层的长度L1=280微米，所述的第二波导层的长度L2=140~560微米，间隙的长度Lc=225微米。3.如权利要求1所述的一维X射线多层膜波导结构，其特征在于：所述的第一波导层的长度L1=280微米，所述的第二波导层的长度L2=140~560微米，间隙的长度Lc=945微米。4.如权利要求1所述的一维X射线多层膜波导结构，其特征在于所述的钼/碳非周期多层膜的总膜层数为15层，总厚度为452~468纳米。5.如权利要求4所述的一维X射线多层膜波导结构，其特征在于所述的钼/碳非周期多层膜中，第一层薄膜是厚度为50.0纳米的钼薄膜层，第二层薄膜是厚度为4.0纳米的碳薄膜层，第三层薄膜是厚度为56.0纳米的钼薄膜层，第四层薄膜是厚度为6.2纳米的碳薄膜层，第五层薄膜是厚度为53.8纳米的钼薄膜层，第六层薄膜是厚度为7.6纳米的碳薄膜层，第七层薄膜是厚度为52.4纳米的钼薄膜层，第八层薄膜是厚度为8.0纳米的碳薄膜层，第九层薄膜是厚度为52.4纳米的钼薄膜层，第十层薄膜是厚度为7.6纳米的碳薄膜层，第十一层薄膜是厚度为53.8纳米的钼薄膜层，第十二层薄膜是厚度为6.2纳米的碳薄膜层，第十三层薄膜是厚度为56.0纳米的钼薄膜层，第十四层薄膜是厚度为4.0纳米的碳薄膜层，第十五层薄膜是厚度为50.0纳米的钼薄膜层。6.如权利要求1所述的一维X射线多层膜波导结构，其特征在于所述的钼薄膜层由纯度为99.999%的钼金属材料制成，所述的碳薄膜层由纯度为99.999%的碳材料制成。7.一种如权利要求1-6任一所述的一维X射线多层膜波导结构的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括：在所述的钼/碳非周期多层膜相对于顶部基片一侧的表面上刻蚀出间隙，并使所述的间隙将所述的钼/碳非周期多层膜分隔成长度为L1的第一波导层和长度为L2的第二波导层，通过控制所述的间隙的长度Lc及第二波导层的长度L2，以实现聚焦光斑的性能调节。8.如权利要求7所述的一维X射线多层膜波导结构的制备方法，其特征在于确定所述的间隙的长度Lc的方法如下：设定所述的X射线多层膜波导工作在19.9keV能量下，通过对X射线在波导入口亥姆霍兹方程的求解，得到传播常数β和导通层厚度d的关系公式，，其中k0为真空中波动向量，n1为碳膜层的折射率，ξ为亥姆霍兹方程的特征值，利用泰勒公式将此公式展开，得到厚度小量Δd与传播常数小量Δβ间的关系：其中为波导参数，n1为碳膜层折射率，n2为钼膜层折射率，β0为2CN108389642A权利要求书2/2页所述的钼/碳非周期多层膜中处于中间位置的碳薄膜层的传播参数，d0为所述的钼/碳非周期多层膜中处于中间位置的碳薄膜层的厚度，ξ0为所述的钼/碳非周期多层