X射線組合折射透鏡
通過(guò)線性地對(duì)齊許多元件，焦距可以顯著地減少到幾厘米的范圍。
- 產(chǎn)地： 德國(guó)
- 型號(hào)：
- 品牌： Microworks
產(chǎn)品介紹：
由于材料中x射線的折射率略小于1，所以x射線透鏡有一個(gè)雙凹透鏡原件，每個(gè)聚焦元的焦距都非常小。通過(guò)線性地對(duì)齊許多元件，焦距可以顯著地減少到幾厘米的范圍。
沿光軸放置許多小透鏡元件，使入射的x射線光束逐漸聚焦到一個(gè)微米級(jí)焦點(diǎn)上。使用90度交替排列的原件使用垂直方向和水平方向都可以實(shí)現(xiàn)聚焦。透鏡元件的由SU-8光刻膠制成的，像聚合物在硅晶圓上。環(huán)氧樹(shù)脂抗蝕劑SU-8過(guò)去常使用在平板印刷過(guò)程中，它主要由高靈敏度、高靈敏度、x射線透明，且化學(xué)性能好和機(jī)械穩(wěn)定性的特點(diǎn)。目前透鏡的X射線穩(wěn)定性已經(jīng)測(cè)試到了≈2 MJ/cm3。
優(yōu)勢(shì)：
光軸不發(fā)生改變
聚焦質(zhì)量不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間曝光而改變
易于安裝
菲涅爾透鏡可選
相關(guān)閱讀：使用抗輻射聚合物制造的X射線折射光學(xué)元件（CRL）http://www.7e2lwy.cn/news/470-cn.html
如果你需要CRL鏡，請(qǐng)告訴我們
1. 光子能量（KEV）（單色）
2. 光源尺寸(V [μm]× H [μm], FWHM)
3. SD，光源到鏡片中心距離（m）
4. WD, 工作距離，鏡片中心到焦點(diǎn)距離（mm）
5. 光源和透鏡間光學(xué)元件(虛擬光源，聚焦元件)的位置和和這些元件所在位置的光束尺寸。
6. 需要的聚焦光斑尺寸:(V [μm]× H [μm], FWHM)
7. 鏡頭中心到探測(cè)器平面的距離
拓展閱讀
★ LIGA 技術(shù)中的 CRL 的特點(diǎn)
自 20 世紀(jì) 90 年代中期以來(lái)，折射式 X 射線透鏡已經(jīng)得到發(fā)展。在介紹中，我們已經(jīng)解釋過(guò)，通常情況下，許多元件必須一個(gè)接一個(gè)地放置，而且這些元件必須非常小?，F(xiàn)代微結(jié)構(gòu)技術(shù)使這成為可能。
X 射線 LIGA 可以實(shí)現(xiàn)非常好的 1D CRL。2D CRL 是通過(guò)組合兩個(gè)以 90° 交叉的 1D 透鏡制成的。由此產(chǎn)生的透鏡形成與經(jīng)典 2D 透鏡相同的拋物面（見(jiàn)圖 4）。折射表面描述如下：
z（1D） = ax2 + w (3)
z（2D） = ax2 + by2 + w (4)
其中 w 是兩個(gè)透鏡表面之間最小距離的一半。
我們利用 X 射線LIGA生產(chǎn)的聚合物CRL主要優(yōu)點(diǎn)：
圖5. 腔體中含有兩組CRL鏡
由于曲率半徑非常小，且每單位總長(zhǎng)度 透鏡元件數(shù)量很多，因此具有很強(qiáng)的折射能力
工作距離短（可能只有幾厘米）
小的標(biāo)準(zhǔn)外殼（80 x 70 x 18 mm3）可容納多個(gè)平行 CRL；因此易于集成到實(shí)驗(yàn)中
易于操作和光束對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)橛捎谥圃旒夹g(shù)，各個(gè)透鏡已經(jīng)完美排列
適用于約 6 keV 至 100 keV 以上的光子能量（每種情況下都是單色的）
工作距離可進(jìn)行非常精細(xì)的調(diào)整，因?yàn)閱瓮哥R元件的半徑 沿光軸以百分之幾的步長(zhǎng)變化 [Mars 2016]
它們是成像光學(xué)元件 [Mars 2016]。
可以實(shí)現(xiàn)線聚焦或點(diǎn)聚焦或定向散光透鏡
光束方向沒(méi)有變化（與普通鏡面不同）
輻射穩(wěn)定 [Naz 2004]
對(duì)輻射偏振方向沒(méi)有影響（與 Be 和 Si-CRL 相比）[Marx 2022]
由于非晶態(tài)材料，沒(méi)有定向散射背景（與 Be、Si 和金剛石 CRL 相比）[Kry 2016]
吸收率低（與 Si、Al 或 Ni 相比），因此可以使用更大的孔徑
成本低（標(biāo)準(zhǔn) 2D 透鏡 1萬(wàn) 歐元起）。
改進(jìn)空間：
與所有折射透鏡一樣，它們僅適用于準(zhǔn)單色輻射。
熱導(dǎo)率差（與鈹 CRL 相比），因此不能用于同步輻射源的白光束。
吸收率比鈹 CRL 高，但對(duì)于 >30keV 的能量，這種吸收率幾乎可以忽略不計(jì)。
我們利用 X 射線LIGA生產(chǎn)的聚合物CRL主要優(yōu)點(diǎn)：
圖5. 腔體中含有兩組CRL鏡
由于曲率半徑非常小，且每單位總長(zhǎng)度 透鏡元件數(shù)量很多，因此具有很強(qiáng)的折射能力
工作距離短（可能只有幾厘米）
小的標(biāo)準(zhǔn)外殼（80 x 70 x 18 mm3）可容納多個(gè)平行 CRL；因此易于集成到實(shí)驗(yàn)中
易于操作和光束對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)橛捎谥圃旒夹g(shù)，各個(gè)透鏡已經(jīng)完美排列
適用于約 6 keV 至 100 keV 以上的光子能量（每種情況下都是單色的）
工作距離可進(jìn)行非常精細(xì)的調(diào)整，因?yàn)閱瓮哥R元件的半徑 沿光軸以百分之幾的步長(zhǎng)變化 [Mars 2016]
它們是成像光學(xué)元件 [Mars 2016]。
可以實(shí)現(xiàn)線聚焦或點(diǎn)聚焦或定向散光透鏡
光束方向沒(méi)有變化（與普通鏡面不同）
輻射穩(wěn)定 [Naz 2004]
對(duì)輻射偏振方向沒(méi)有影響（與 Be 和 Si-CRL 相比）[Marx 2022]
由于非晶態(tài)材料，沒(méi)有定向散射背景（與 Be、Si 和金剛石 CRL 相比）[Kry 2016]
吸收率低（與 Si、Al 或 Ni 相比），因此可以使用更大的孔徑
成本低（標(biāo)準(zhǔn) 2D 透鏡 1萬(wàn) 歐元起）。
改進(jìn)空間：
與所有折射透鏡一樣，它們僅適用于準(zhǔn)單色輻射。 熱導(dǎo)率差（與鈹 CRL 相比），因此不能用于同步輻射源的白光束。 吸收率比鈹 CRL 高，但對(duì)于 >30keV 的能量，這種吸收率幾乎可以忽略不計(jì)。
★ 變焦鏡頭 — 用于微調(diào)焦距的小型變焦鏡
我們最新研發(fā)的是一款非常緊湊的電動(dòng)變焦鏡頭，可為用戶(hù)提供最大的靈活性 [Kor 2017-2019]。焦距可在水平和垂直方向上獨(dú)立調(diào)節(jié)。由于各個(gè)鏡頭的半徑僅相差幾個(gè)百分點(diǎn)，因此可以以準(zhǔn)連續(xù)的方式非常精確地調(diào)整焦距或工作距離。或者，即使光子能量發(fā)生微小變化，也可以精確保持焦距。交付的程序會(huì)在短時(shí)間內(nèi)（<30 秒）計(jì)算并調(diào)整所需焦距的配置。
圖6. X 射線變焦鏡頭。外殼的邊長(zhǎng)約為 10 cm。右側(cè)可以看到帶有微控制器和控制程序的整個(gè) X 射線變焦鏡頭系統(tǒng)。
★ 由聚合物 SU-8 制成的 X 射線棱鏡 (XPL)
X 射線棱鏡透鏡即使對(duì)于 1.8 x 1.8 mm2 的大孔徑也能實(shí)現(xiàn)非常高的透射率，非常適合用作照明光學(xué)元件，特別是用于全場(chǎng)顯微鏡中的樣品照明或高亮度同步加速器源的光束擴(kuò)寬 [Mark 2018]。它們由數(shù)千個(gè)彼此精確定位的小棱鏡組成。各個(gè)棱鏡的位置遵循穿過(guò)透鏡的光束路徑。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)聚焦透鏡，必須將兩個(gè)棱鏡透鏡以 90° 交叉組合，因此每個(gè)棱鏡的高度必須至少與得到的孔徑一樣高。由于每個(gè)棱鏡的邊長(zhǎng)約為 20 μm，因此會(huì)產(chǎn)生非常高的縱橫比。為了穩(wěn)定棱鏡，在透鏡中引入了輔助平面（見(jiàn)圖 7）。
圖7. 1D XPL模型
XPL 的主要優(yōu)點(diǎn)：
大孔徑下的高透射率
非常適合樣品照明
非常適合高亮度同步加速器源的光束擴(kuò)展 [Mark 2018]
光束方向無(wú)變化
由聚合物 SU-8 制成的 XPL 的缺點(diǎn)：
必須針對(duì)每個(gè)客戶(hù)單獨(dú)重新設(shè)計(jì)和處理適當(dāng)?shù)?XPL。
支撐平面將吸收率提高幾個(gè)百分點(diǎn)。
XPL 的主要優(yōu)點(diǎn)：
大孔徑下的高透射率
非常適合樣品照明
非常適合高亮度同步加速器源的光束擴(kuò)展 [Mark 2018]
光束方向無(wú)變化
由聚合物 SU-8 制成的 XPL 的缺點(diǎn)：
必須針對(duì)每個(gè)客戶(hù)單獨(dú)重新設(shè)計(jì)和處理適當(dāng)?shù)?XPL。 支撐平面將吸收率提高幾個(gè)百分點(diǎn)。
★ X射線LIGA制成的其他類(lèi)型的鏡片
利用 X 射線 LIGA，可以實(shí)現(xiàn)許多不同形狀的光學(xué)器件。這里我們只想展示一些 LIGA 制造的聚合物透鏡如何使用的例子。
在介紹中，我們展示了菲涅爾型透鏡的原理。在圖 8 中可以看到兩個(gè)由 LIGA 制造的 1D 菲涅爾透鏡，它們以 90° 交叉形成一個(gè)點(diǎn)聚焦透鏡。
圖8. 聚焦菲涅爾透鏡
CRL 陣列用于形成 Shack-Hartmann 傳感器類(lèi)型的光學(xué)元件，從而生成多個(gè)點(diǎn)焦點(diǎn)的網(wǎng)格。圖 9 中可以看到一個(gè)示例。
圖9. 由 9x9 CRL 陣列組成的 Shack-Hartmann 傳感器
除了聚焦透鏡之外，光束整形光學(xué)元件也是可能被制造的，例如將入射高斯光束形成平頂光束（見(jiàn)圖10）。
圖10. 光束整形光學(xué)元件。左圖：X 射線掩模的 SEM 圖片，圖片取自 [Markus 2022]。右圖：透鏡前后的強(qiáng)度分布。
規(guī)格參數(shù)：
適用能量范圍寬(> 8 keV)
入口孔徑:高達(dá)1500μm
聚焦尺寸：最小0.5 μm x 0.5 μm
透鏡材料：SU-8 (epoxy resist)
聚焦案列：
| 硬X射線聚焦（標(biāo)準(zhǔn)CRL） | X射線透鏡系統(tǒng)-焦距可變（變焦鏡） |
 |  |
· 點(diǎn)/線聚焦 · 適用于高能應(yīng)用>100KeV · 可用作準(zhǔn)直透鏡 | · 用戶(hù)可通過(guò)可移動(dòng)的聚焦元件來(lái)優(yōu)化工作距離 · 手動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng) · 100 mm x 120 mm x 100 mm的小巧外形尺寸 |
多聚焦條件透鏡系統(tǒng)（多焦點(diǎn)透鏡） | 大口徑、低吸收的X射線棱鏡透鏡 |
|  |
· 為不同的設(shè)置而優(yōu)化的鏡頭可以安裝在一個(gè)鏡頭快中 · 最多可提供10x10透鏡矩陣(在150μm物理孔徑下) · 通過(guò)照亮整個(gè)光圈可在一個(gè)平面上的獲得多個(gè)焦點(diǎn) | · 聚焦案列： 12.4 keV, WD = 1.6 m Incident beam size: 1.5 mm x 1.5 mm Focus point size: 52 μm x 46 μm Delivery examples (SPring-8) BL13XU, BL43LXU |
參考文獻(xiàn)
MWKS-CRL鏡 datasheet 2022.4.24.pdf
典型客戶(hù)
E. Kornemann, T. Zhou, O. Márkus, A. Opolka, T. Schülli, J. Mohr, A. Last,X-ray zoom lens allows for energy scans in X-ray microscopy, Optics Express, Vol. 27, Is- sue 1, pp. 185-195 (2019), doi: 10.1364/OE.27.000185 | |
[Kor 2018] | E. Kornemann, O. Márkus, A. Opolka, K. Sawhney, A. Cecilia, M. Hurst,T. Baumbach, A. Last, J. Mohr, Optical Characterization of an X-ray Zoom Lens, Mi- crosc. Microanal. 24 (Suppl 2) (2018), doi:10.1017/S1431927618013685 |
[Kor 2017] | |
[Kry 2016] | Chr. Krywka, A. Last, F. Marschall, O. Márkus, S. Georgi, M. Müller, J. Mohr, Poly-mer compound refractive lenses for hard X-ray nanofocusing, AIP conference pro- ceedings, vol. 1764, p. 020001, (2016), doi: 10.1063/1.4961129 |
[Mark 2018] | O. Márkus, I. Greving, E. Kornemann, M. Storm, F. Beckmann, J. Mohr, A. Last,Op-timizing illumination for full field imaging at high brilliance hard X-ray synchrotronsources, Optics Express, Vol. 26, Issue 23, pp. 30435-30443 (2018), doi: 10.1364/OE.26.030435 |
[Mark 2022] | O. Markus,Refractive X-ray beam shaping, PhD-Thesis, Karlsruher Instituts für Technologie, Fakult?t für Elektrotechnik und Informationstechnik (2022) |
[Mars 2016] | F. Marschall, A. Last, M. Simon, H. Vogt, J. Mohr,Simulation of aperture-optimised refractive lenses for hard X-ray full field microscopy, Optics Express, Vol. 24, Is- sue 10, pp. 10880-10889 (2016), doi: 10.1364/OE.24.010880 |
[Marx 2022] | B. Marx-Glowna, B. Grabiger, R. L?tzsch, I. Uschmann, A. Schmitt, K. Schulze, A. Last, Th. Roth, S. Antipov, H.-P. Schlenvoigt, I Sergueev, O. Leupold, R. Roehlsberger, G. Paulus, Scanning high-sensitive X-ray polarization microscopy, New Journal of Physics, (2022), doi: 10.5445/IR/1000148857 |
[Naz 2004] | V. Nazmov, E. Reznikova, J. Mohr, A. Snigirev, I. Snigireva, S. Achenbach, V. Saile, Fabrication and preliminary testing of X-ray lenses in thick SU-8 resist layers, Mi- crosystem Technologies 10, 716-721, (2004) |
[Sim 2010] | M. Simon,R?ntgenlinsen mit gro?er Apertur, PhD-Thesis, Karlsruher Institut für Technologie, Fakult?t für Maschinenbau (2010) |
公司介紹：
德國(guó)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(guò)使用X 射線和激光LIGA技術(shù)，Microworks為客戶(hù)提供高精度微結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。在微納米技術(shù)領(lǐng)域，Microworks代表著高精度。在一個(gè)晶片內(nèi)或者從一個(gè)晶片到另一個(gè)晶片，其高縱橫比和精度可以遠(yuǎn)低于1μm。其產(chǎn)品涵蓋相襯成像光柵、微齒輪、雙曲型電極、精密篩、近紅外濾波器（選頻濾波器）、微彈簧，RF等。
參數(shù)：
適用能量范圍寬(> 8 keV)
入口孔徑:高達(dá)1500μm
聚焦尺寸：最小0.5 μm x 0.5 μm
透鏡材料：SU-8 (epoxy resist)
聚焦案列：
| 硬X射線聚焦（標(biāo)準(zhǔn)CRL） | X射線透鏡系統(tǒng)-焦距可變（變焦鏡） |
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· 點(diǎn)/線聚焦 · 適用于高能應(yīng)用>100KeV · 可用作準(zhǔn)直透鏡 | · 用戶(hù)可通過(guò)可移動(dòng)的聚焦元件來(lái)優(yōu)化工作距離 · 手動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng) · 100 mm x 120 mm x 100 mm的小巧外形尺寸 |
多聚焦條件透鏡系統(tǒng)（多焦點(diǎn)透鏡） | 大口徑、低吸收的X射線棱鏡透鏡 |
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· 為不同的設(shè)置而優(yōu)化的鏡頭可以安裝在一個(gè)鏡頭快中 · 最多可提供10x10透鏡矩陣(在150μm物理孔徑下) · 通過(guò)照亮整個(gè)光圈可在一個(gè)平面上的獲得多個(gè)焦點(diǎn) | · 聚焦案列： 12.4 keV, WD = 1.6 m Incident beam size: 1.5 mm x 1.5 mm Focus point size: 52 μm x 46 μm Delivery examples (SPring-8) BL13XU, BL43LXU |
MWKS-CRL鏡 datasheet 2022.4.24.pdf
典型客戶(hù)
E. Kornemann, T. Zhou, O. Márkus, A. Opolka, T. Schülli, J. Mohr, A. Last,X-ray zoom lens allows for energy scans in X-ray microscopy, Optics Express, Vol. 27, Is- sue 1, pp. 185-195 (2019), doi: 10.1364/OE.27.000185 | |
[Kor 2018] | E. Kornemann, O. Márkus, A. Opolka, K. Sawhney, A. Cecilia, M. Hurst,T. Baumbach, A. Last, J. Mohr, Optical Characterization of an X-ray Zoom Lens, Mi- crosc. Microanal. 24 (Suppl 2) (2018), doi:10.1017/S1431927618013685 |
[Kor 2017] | |
[Kry 2016] | Chr. Krywka, A. Last, F. Marschall, O. Márkus, S. Georgi, M. Müller, J. Mohr, Poly-mer compound refractive lenses for hard X-ray nanofocusing, AIP conference pro- ceedings, vol. 1764, p. 020001, (2016), doi: 10.1063/1.4961129 |
[Mark 2018] | O. Márkus, I. Greving, E. Kornemann, M. Storm, F. Beckmann, J. Mohr, A. Last,Op-timizing illumination for full field imaging at high brilliance hard X-ray synchrotronsources, Optics Express, Vol. 26, Issue 23, pp. 30435-30443 (2018), doi: 10.1364/OE.26.030435 |
[Mark 2022] | O. Markus,Refractive X-ray beam shaping, PhD-Thesis, Karlsruher Instituts für Technologie, Fakult?t für Elektrotechnik und Informationstechnik (2022) |
[Mars 2016] | F. Marschall, A. Last, M. Simon, H. Vogt, J. Mohr,Simulation of aperture-optimised refractive lenses for hard X-ray full field microscopy, Optics Express, Vol. 24, Is- sue 10, pp. 10880-10889 (2016), doi: 10.1364/OE.24.010880 |
[Marx 2022] | B. Marx-Glowna, B. Grabiger, R. L?tzsch, I. Uschmann, A. Schmitt, K. Schulze, A. Last, Th. Roth, S. Antipov, H.-P. Schlenvoigt, I Sergueev, O. Leupold, R. Roehlsberger, G. Paulus, Scanning high-sensitive X-ray polarization microscopy, New Journal of Physics, (2022), doi: 10.5445/IR/1000148857 |
[Naz 2004] | V. Nazmov, E. Reznikova, J. Mohr, A. Snigirev, I. Snigireva, S. Achenbach, V. Saile, Fabrication and preliminary testing of X-ray lenses in thick SU-8 resist layers, Mi- crosystem Technologies 10, 716-721, (2004) |
[Sim 2010] | M. Simon,R?ntgenlinsen mit gro?er Apertur, PhD-Thesis, Karlsruher Institut für Technologie, Fakult?t für Maschinenbau (2010) |