當(dāng)LIGA技術(shù)與光柵法X射線 相襯成像相遇
LIGA 是德文制版術(shù)Lithographie,電鑄成形Galvanoformung 和注塑Abformung 的縮寫。自20世紀(jì)80年代德國卡爾斯魯厄原子核研究所為制造微噴嘴創(chuàng)立LIGA技術(shù)以來，對其感興趣的國家日益增多，德、日、美相繼投人巨資進(jìn)行開發(fā)研究。該技術(shù)被認(rèn)為是富有前途的三維微細(xì)加工方法,具有廣闊的應(yīng)用前景。
與傳統(tǒng)微細(xì)加工方法相比，用LIGA技術(shù)進(jìn)行超微細(xì)加工有如下特點:
1 | 可制造有較大深寬比的微結(jié)構(gòu)。 |
2 | 取材廣泛，可以是金屬、陶瓷、聚合物、玻璃等。 |
3 | 可制作任意復(fù)雜圖形結(jié)構(gòu)，精度高。 |
4 | 可重復(fù)復(fù)制,符合工業(yè)上大批量生產(chǎn)要求，成本低。 |
LIGA的基本工藝流程如下：
x射線掩模制作（Mask）:首先用電子束或激光對薄光刻膠進(jìn)行第一次曝光，制成初級掩膜，然后經(jīng)過顯影、電鍍等工藝步驟制成初級微結(jié)構(gòu)掩膜板（此掩膜板本質(zhì)上已經(jīng)是一個高度較低的微結(jié)構(gòu)）。對于高深寬比微結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)一步制備額外的高深寬比掩膜板。
x射線光刻(Lithographie)：借助上述的初級微結(jié)構(gòu)掩膜板，在厚光刻膠上用X射線進(jìn)行曝光，然后經(jīng)過顯影、電鍍等工藝步驟制成中級微結(jié)構(gòu)掩膜板。由于同步輻射設(shè)備KARA(原ANKA)提供的平行x射線束，可確保高縱橫比和光滑的側(cè)壁。
電鍍(Galvanoformung):將上述步驟獲得的光刻膠模具置于金屬電鍍液中進(jìn)行電鍍，即可實現(xiàn)高縱橫比、高精度結(jié)構(gòu)的金屬零件。
聚合物成型(Abformung):為了復(fù)制聚合物基板上的精密結(jié)構(gòu)，可以使用上述工藝制作注塑和熱壓花用的模鑲件。這允許實現(xiàn)精確復(fù)制的微聚合物結(jié)構(gòu)。
因此LIGA工藝制造的微結(jié)構(gòu)聚合物和金屬零件在x射線光學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括在在科研機構(gòu)和工業(yè)領(lǐng)域，尤其在光柵法X相襯成像領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
X射線相位襯度成像
X射線相位襯度成像和傳統(tǒng)的X射線吸收成像相比，X射線相位襯度成像能夠為輕元素樣品提供高得多的襯度，特別適合用于對軟組織和輕元素構(gòu)成的樣品進(jìn)行成像。
目前，主要的5類相襯成像方式中，大部分對光源的相干性要求極高，只能在同步輻射光源或者借助微焦點X射線源實現(xiàn)。而光柵法相襯成像，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為在實驗室實施相襯成像實驗的主流技術(shù)路線。
但是，高深寬比和大視場光柵的制作一直是困擾研究人員的一個痛點，LIGA技術(shù)的出現(xiàn)及成熟，使得制作此類的光柵的制作變得更加的容易、可靠及更好的控制成本。
此實驗方法的布局及結(jié)果如下：
1. 日本東北大學(xué)-百生研究室
G1 相位光柵 | 周期4.37μm，Ni |
G2吸收光柵 | 周期2.4μm，Au |
能量 | 25Kev |
光源 | 微聚焦X射線源 |
管電壓 | 40KV |
管電流 | 120μA |
昆蟲標(biāo)本成像結(jié)果：
上文中提到德國卡爾斯魯厄是LIGA技術(shù)的發(fā)源地，科學(xué)研究是為了窺探世界的本質(zhì)及發(fā)展規(guī)律，新技術(shù)的誕生最終是為了改善人類的生活狀態(tài)。德國Microworks 公司成立于 2007年, 是卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）微技術(shù)研究所 (IMT) 衍生的子公司。通過使用X 射線和激光LIGA技術(shù)，能為廣大科研用戶提供高度定制化的透射光柵和微結(jié)構(gòu)方案，在光柵法相襯成像領(lǐng)域，具有很好的口碑。
典型產(chǎn)品如下：
展示Microworks如何制作X射線光學(xué)元件
典型規(guī)格范例 | ||
設(shè)計能量 | 強度光柵 （周期／高度） | Pi相位光柵 （周期／高度） |
8keV設(shè)計能量 | 2.4μm/30μm | 4.65μ/2.8μm |
25keV設(shè)計能量 | 2.4μm/50μm | 4.39μm/8.8μm |
40keV設(shè)計能量 | 2.4μm/80μm | 4.2μm/14.1μm |
100keV設(shè)計能量 （定制化需求） | 4.8μm/220μm | 6.3μm/35.3μm |
更多定制化需求，請咨詢。
成功案例：
(大面積光柵，最大尺寸80mm*400mm） (2000線自支撐光柵）
其他：
18年使用Microworks光柵發(fā)表文章：