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专利号: 2018103662543
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述集成组件包括用于进行X射线光束第一次整形和滤波的X射线光阑、用于进行X射线光束第二次整形为类平行光的X射线折光器、用于对入射的多个X射线子光束分别进行聚焦的X射线阵列组合透镜和组件承载台,所述组件承载台用于承载所述X射线光阑、X射线折光器和X射线阵列组合折射透镜,所述X射线光阑、X射线折光器和X射线阵列组合折射透镜依次位于同一光轴上,所述X射线阵列组合折射透镜的阵列结构布局,保证每一个子光束所形成的聚焦焦斑在同一位置并位于光轴上。

2.如权利要求1所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线光阑中,接收并进行第一次整形和滤波,所述第一次整形是指依据所述X射线阵列组合折射透镜的数值口径,对入射X射线光波进行整形;所述滤波是指将入射X射线光波分裂形成多个子光束,子光束的数目与X射线阵列组合折射透镜中的组合折射透镜数目相同。

3.如权利要求1或2所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线折光器中,接收已分裂成多个子光束的X射线光波并进行光束第二次整形,所述光束的第二次整形保证从X射线折光器出射的多个X射线子光束,均以类平行光的方式入射阵列中对应的X射线组合折射透镜。

4.如权利要求1或2所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线阵列组合折射透镜包含(M+1)个X射线组合折射透镜,所述M为正整数且为偶数。所述X射线阵列组合折射透镜沿其光轴呈轴对称分布,所述X射线阵列组合折射透镜的光轴与阵列中零级X射线组合折射透镜的光轴重合,所述X射线阵列组合折射透镜的光轴与阵列中的正负一级X射线组合折射透镜的光轴夹角为θ,所述X射线阵列组合折射透镜的光轴与阵列中的正负二级X射线组合折射透镜的光轴夹角为2θ,依此类推;

所述X射线阵列组合折射透镜中(M+1)个组合折射透镜的布局结构,使得所有(M+1)个X射线组合折射透镜聚焦的焦斑在相同位置,且位于光轴上。

5.如权利要求4所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述(M+

1)个X射线组合折射透镜的结构和性能参数,依据下列公式得出:

X射线波段的光学常数:n=1-δ+iβ  (1)

X射线组合折射透镜的焦距:

X射线组合折射透镜的焦斑尺寸:

X射线组合折射透镜的数值口径:

其中n代表光学常数,δ代表X射线波段材料的折射,β代表X射线波段材料的吸收,N代表X射线组合折射透镜中折射单元的个数,以抛物面型折射单元为例,组合折射透镜抛物面顶点的曲率半径为R,抛物面的开口尺寸为R0,f代表X射线组合折射透镜的焦距,λ代表波长,μ代表X射线的线吸收系数,

6.如权利要求1或2所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线折光器与所述X射线阵列组合折射透镜贴近放置,实现入射X射线光束的第二次整形,所述第二次整形,是指X射线折光器可对X射线阵列组合折射透镜中的正负一级组合透镜折光θ角度,对X射线阵列组合折射透镜中的正负二级组合透镜折光2θ角度,依此类推,最终实现对X射线阵列组合折射透镜中每一个单一组合折射透镜的类平行光入射。

7.如权利要求1或2所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线光阑的结构尺寸,根据所述X射线阵列组合折射透镜的结构尺寸确定,实现入射X射线光束的第一次整形和滤波,所述光束的第一次整形,是指利用X射线光阑结构阻隔射入X射线阵列组合折射透镜之外的杂散光并对光束进行初步准直的功能;所述滤波是指X射线光阑结构中透光带和阻光带交替布置的滤波结构,并通过滤波结构将X射线光波分裂成多个子光束。

8.如权利要求7所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述透光带的数目为(M+1)个,与所述X射线阵列组合折射透镜中组合折射透镜的数目相同,所述透光带和阻光带的宽度分别由下列公式计算得出:零级透光带T0,与X射线组合折射透镜的数值口径尺寸相同,正负一级透光带、正负二级透光带…,依此类推,透光带宽度表示为:正负一级阻光带、正负二级阻光带…,依此类推,阻光带宽度表示为:

GM=L·tan(0.5M·θ)  (6)

其中L代表X射线组合折射透镜的几何长度,表示为L=N·l,其中l为折射单元轴向厚度尺寸。

9.如权利要求1或2所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线光阑选择吸收特性满足下列公式的任何材料,X射线波段材料的吸收系数:其中NA代表阿伏伽德罗常数,r0代表电子半径,A代表原子质量,f2代表原子散射因子,ρ代表电子密度,i代表化合物中的元素种类,当材料为单质是i=1;

所述X射线光阑的材料厚度t满足表达式e-β·t<<1。

10.如权利要求8所述的微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件,其特征在于,所述X射线折光器选择折射特性满足下列公式的任何单质或化合物材料,X射线波段材料的折射系数:

其中NA代表阿伏伽德罗常数,r0代表电子半径,λ代表波长,A代表原子质量,下标i表示化合物中的元素种类,下标j为正整数,ρ代表电子密度,下标i表示化合物中的元素种类,当材料为单质时i=1,v代表原子个数,下标i表示化合物中的元素种类,下标j为正整数,Z代表原子序数,下标i表示化合物中的元素种类;

所述X射线折光器的非折光区材料厚度用tZ0表示,所述X射线折光器的非折光区宽度尺寸TZ=T0+2G2,折光区的材料厚度tZM由下列公式计算得出:tZM=tZ0+TM·tan(0.5M·θ)  (9)。

其中,G2为正负二级阻光带的宽度,由上述公式(6)取M=2时计算得出;TM为透光带的宽度,由上述公式(5)计算得出。