CN1069136C - 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备 - Google Patents

整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1069136C
CN1069136C CN96101194A CN96101194A CN1069136C CN 1069136 C CN1069136 C CN 1069136C CN 96101194 A CN96101194 A CN 96101194A CN 96101194 A CN96101194 A CN 96101194A CN 1069136 C CN1069136 C CN 1069136C
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
ray
whole
size
guide hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN96101194A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1157418A (zh
Inventor
颜一鸣
赫业军
陈宝振
刘安东
丁训良
王大椿
魏富忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHINA ASTRONAUTIC INDUSTRY CORP
Beijing Normal University
Original Assignee
CHINA ASTRONAUTIC INDUSTRY CORP
Beijing Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHINA ASTRONAUTIC INDUSTRY CORP, Beijing Normal University filed Critical CHINA ASTRONAUTIC INDUSTRY CORP
Priority to CN96101194A priority Critical patent/CN1069136C/zh
Priority to DE29722425U priority patent/DE29722425U1/de
Priority to DE19705732A priority patent/DE19705732A1/de
Priority to US08/799,948 priority patent/US5812631A/en
Priority to NL1005300A priority patent/NL1005300C1/nl
Publication of CN1157418A publication Critical patent/CN1157418A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1069136C publication Critical patent/CN1069136C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G03F7/70166—Capillary or channel elements, e.g. nested extreme ultraviolet [EUV] mirrors or shells, optical fibers or light guides
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/064—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements having a curved surface
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/067—Construction details

Abstract

一种整体X光透镜及其制造方法和应用，该透镜包含多个从一端贯通到另一端的X光导孔，其特点在于：该透镜为没有支撑部件的、且由上述X光导孔壁自身熔合而成的、单一的玻璃固体，它可在很宽的波长范围内调控X光，将其会聚成很小的束斑或转化为准平行光束，也可与X光导管或光阑组成组合体，以进一步提高X光功率密度，它的占空比高、结构小巧；该透镜采用在加热炉内将玻璃管拉伸，一次或多次复合方法一次拉制成型，因此工艺简单、省时、造价低，可应用于荧光分析仪、衍射仪及光刻装置中。

Description

整体X光透镜及其制造方法及使用整体X光透镜的设备
本发明涉及一种X射线的光学调控器件及其制造方法及使用这种光学调控器件的设备，特别是X光透镜及其制造方法及使用这种透镜的设备。
根据X光可以通过在光滑平面上的单次或多次反射而传播这一众所周知的原理，US5192869提出了一些聚束方法，其中一种是使用大量X光导管的组合，在大角度范围内将发散的X光聚集起来。使用上述方法的X光聚束器是将许多X光导管穿入间隔固定的金属框架之内而形成的。这种X光聚束器有三点不足：一是它由许多单根的光导管装配组成的，因此结构松散，在使用和运输过程中很易损坏；二是由于光导管之间有很大的空隙，导管很长，因此这种X光聚束器的X光传输效率很低，；三是这种组装方式使得整个聚束器体积庞大使用起来很不方便，也不能满足许多场合所需高强度X光束的要求。
本发明的一个目的在于提供一种结构紧凑、小巧、机械强度高，且X光传输效率高的整体X光透镜。
本发明的另一目的是提供上述整体X光透镜的制造方法。
本发明的再一目的是提供使用这种整体X光透镜的光学设备。
根据本发明的一个方面提供了一种整体X光透镜，该透镜包含多个从一端贯通到另一端的X光导孔，其特点在于：该透镜为没有支撑部件的、且由上述X光导孔壁自身熔合而成的、单一的玻璃固体。
X光可以借助在所述X光导孔的内壁上全反射而从所述玻璃固体的一端传播到另一端，利用所述的玻璃固体和X光导孔的不同形状和大小改变X光传播的方向，在很宽的波长范围内调控X光，将X光会聚成很小的束斑形成整体会聚X光透镜或将X光转化为准平行光束，形成整体准平行束X光透镜；或反之，将准平行光束会聚成很小的束斑形成整体准平行束会聚X光透镜。
上述透镜沿长度方向的外形母线和X光导孔外形的母线及X光导孔的轴线近似为空间二次曲线段、二次曲线段的组合或二次曲线段和直线段的组合，透镜的外形母线和X光导孔外形母线的径向变化对于假想的X光轴线是对称的。这样可以得到更加合理的透镜结构，减少X光在导孔内反射过程中的损失，从而提高X光传输效率。
根据本发明的另一方面还提供了制造上述整体X光透镜的方法，包括下列步骤：
1．在加热炉内把空心玻璃母管拉成单导管；
2．将单导管或由单导管形成的复合管排入对称形状的模具内形成复合棒；
3．将复合棒匀速和变速送入加热炉内加热；
4．通过拉丝机构对复合棒进行匀速和变速拉伸，形成整体透镜坯体；
5．将整体透镜坯体根据不同用途切成所需形状，形成上述整体X光透镜。
在较优选的方法中，制造带有实体密合包边的整体X光透镜的方法包括下列步骤：
a．把上述单导管或上述复合管紧密排入与上述复合棒同样形状的玻璃管内，或在排复合棒时，外围排入同样尺寸的玻璃丝，形成带包边的复合棒；
b．采用上述步骤3、4、5的方法制成带有实体密合包边的整体X光透镜。
根据本发明的再一方面，采用上述整体X光透镜的X射线荧光分析仪，由X光源、样品、位于X光源和样品之间的X光透镜、探测器、放大器和计算机多道分析器等组成，其特点在于：所述的位于X光源和样品之间的X光透镜为上述整体会聚X光透镜。自X光源发射的相当大立体角内的X光被整体会聚X光透镜收集和会聚，形成高功率密度的X光微束斑，并聚焦在被测样品上，样品中的元素被激发后，发射的特征X光射到探测器上，经放大器放大后由计算机多道分析器进行分析和贮存。
根据本发明的再一方面，采用上述整体X光透镜的X射线衍射仪，包括X光源、试样、探测器、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器、计数率计、计算机、X光源控制系统及转角器等，其特点在于：在X光源和试样之间加有一上述整体准平行束X光透镜，在试样与探测器之间加有一整体准平行束会聚X光透镜。自X光源发射的X光射线，由整体准平行束X光透镜收集起来并转化为准平行X光束，然后打到试样上，产生衍射X光，该衍射X光又被整体准平行束会聚X光透镜所收集并会聚到探测器内，探测器产生的信号经放大器、脉冲分析器，送入计算机进行处理。
根据本发明的再一方面，采用上述整体X光透镜的深亚微米光刻装置，包括一个脉冲等离子体软X光源、一个台上有掩模和样片的光刻工作台、真空设备、相关电源及控制系统等，其特点在于：在X光源及光刻工作台之间加有一上述整体准平行束X光透镜。自X光源发射出的X射线，由整体准平行束X光透镜收集并形成均匀的大面积视场的准平行X射线束射出，到达光刻工作台，透射过掩模，将掩模上的图形转移到样片上的光刻胶上，即完成了深亚微米光刻。
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明。
图1为整体会聚X光透镜的结构示意图；
图2为整体会聚X光透镜的轴向剖面图；
图3为图2中C部的局部放大图；
图4为整体准平行束X光透镜的结构示意图；
图5为整体准平行束X光透镜的轴向剖面图；
图6为图5中C部的局部放大图；
图7为图1、图4中A-A剖面的正六边形截面示意图；
图8为图1、图4中A-A剖面的圆形截面示意图；
图9为图1、图4中A-A剖面的矩形截面示意图；
图10为整体会聚X光透镜和导管组合体结构示意图；
图11为图10中园锥形导管的结构示意图；
图12为图10中由两个部分旋转椭球体形成的导管结构示意图；
图13为图10中由两个部分旋转抛物体形成的导管结构示意图；
图14为整体会聚X光透镜和光阑组合体结构示意图；
图15为整体准平行束X光透镜的反转形式，即整体准平行束会聚X光透镜的结构示意图；
图16为带有整体会聚X光透镜的X射线荧光分析仪的原理框图；
图17为带有整体准平行束X光透镜的X射线衍射仪的原理框图；
图18为带有整体准平行束X光透镜的深亚微米光刻装置的原理框图。
附图1、2、3给出了整体会聚X光透镜的结构原理，这种整体X光透镜的进口截面和出口截面尺寸小于最大截面尺寸，透镜2沿长度方向的外形母线40和X光导孔9的外形母线42及X光导孔的轴线41近似为空间二次曲线段、或二次曲线段的组合，或二次曲线段和直线段的组合，透镜2的外形母线40和X光导孔外形母线42的径向变化对于假想的X光轴线3是对称的。附图7、8、9给出了整体会聚X光透镜2的A-A剖面的三种截面示意图，即正六边形、圆形及矩形。在以上各图中，1为X光源、2为整体会聚X光透镜、3为假想的透镜X光轴线、4为X光焦斑、5为入射到透镜的X光、6为自透镜会聚到焦斑上的X光、7为探测器、9为X光导孔，为了改进透镜内部结构缺陷，提高透镜的光学性能，增加机械强度，在透镜2的外面加一层实体密合包边8。X光源1到透镜2进口端的距离即焦距f1为10mm-200mm，透镜2出口端到焦斑4的距离即焦距f2为10mm-500mm，透镜长度1为25mm-200mm，透镜进口端尺寸Din为1mm-30mm(对于圆形透镜为直径尺寸，对于正多边形为对边尺寸，对于矩形为最小对边尺寸)，透镜出口端尺寸Dout为1mm-35mm，占空比大于5％。
X光导孔9的内径大小变化和透镜2截面大小的变化是连续和同步的，即透镜2截面小时，X光导孔9的内径也小，透镜2截面达到最大尺寸Dmax时，X光导孔9的内径也最大。
为了提高整体会聚X光透镜边缘导孔的传输效率，X光导孔9尺寸在与透镜X光轴线3相垂直的截面上不同部位处有不同的大小，例如靠近X光轴线3的X光导孔9的尺寸大，远离X光轴线3的X光导孔9的尺寸小。
下面给出两个整体会聚X光透镜的实例。第一个整体会聚X光透镜由二次复合拉制而成，共有250507根X光导孔，透镜2沿长度方向的外形母线40和X光导孔9的外形母线42及X光导孔9的轴线41由直线段、旋转椭球体线段、直线段、旋转椭球体线段和直线段组合而成，透镜长度1为50mm，透镜截面为正六边形，进口处对边长Din=6.7mm，出口处对边长Dout=5.2mm，透镜最大处对边长Dmax=7.4mm，焦距f1=44mm，焦距f2=33mm，X光收集角ω=150mRAD。利用一个各向同性的直径为0.1mm的点束斑X光源发出8.04keV的X光，测得透镜的传输效率η=5％，会聚束斑直径S=157μm，透镜的放大倍数K=760，等效距离Leq=4.6mm。
第二个整体会聚X光透镜为一次复合拉制而成，共有5677根X光导孔，其沿长度方向的外形母线40和X光孔的外形母线42及X光导孔的轴线与第一个实例类似，透镜长度为54mm，透镜截面为正六边形，进口处对边长Din=6.9mm，出口处对边长Dout=6.65mm，透镜最大处对边长Dmax=8.87mm，焦距f1=81mm，焦距f2=40mm，X光收集角ω=110mRAD，利用一个各向同性的直径是0.2mm的点束斑X光源发出3.69keV的X光，测得透镜的传输效率η=19.3％，会聚束斑直径S=260μm，透镜的放大倍数K=670，等效距离Leq=6.8mm。(上述透镜传输效率η为透镜出射X光通量与入射X光通量之比，会聚束斑大小S为焦距f2处在和透镜光轴线垂直的截面上会聚X光束斑的大小，透镜的放大倍数K为焦距f2处有X光透镜时的X光功率密度与没有X光透镜时的X光功率密度之比，等效距离Leq对于各向同性的X光源，为X光源与X光透镜入口之间某一点与X光源距离，该点上X光功率密度与焦距f2处的X光功率密度相等。)
为了进一步缩小X光会聚束斑，提高X光功率密度，在整体会聚X光透镜2之后加导管10见附图10及光阑12见附图14组成透镜和导管组合体或透镜和光阑组合体。图11、12、13中11为导管会聚X光束斑，导管10的形状为空心园锥导管或由两个部分旋转椭球体形成的空心导管或由两个部分旋转抛物体形成的空心导管。在图11中，透镜2的会聚束斑处于园锥管中，经园锥管进一步会聚成更小的束斑，探测器7处于束斑11的位置，在图12中，透镜会聚的束斑处于旋转椭球体的第一焦点，在椭球体导管内散射的X光会聚到第二个椭球体的第二个焦点经管口射到探测器7上，在图13中，透镜会聚束斑处于第一个旋转抛物体导管的焦点位置，束斑发射的X光经抛物体导管反射成准平行束光，这些X光经第二个旋转抛物体会聚到其焦点上，经管口射到探测器7上，经过导管10进一步聚束和管子出口孔径的限制，束斑进一步缩小。
参见附图14，在整体会聚X光透镜后加有光阑12组成透镜和光阑组合体。光阑12由中重元素材料制成，其作用为进一步限制X光束斑的大小，使X光束斑上最强一部分X光射到探测器7上，从而得到更小的束斑和更高的X光功率密度。
附图4、5、6给出了整体准平行束X光透镜的结构原理，这种透镜进口端的尺寸小于出口端的尺寸，该透镜2沿长度方向外形的母线40和X光导孔9外形的母线42及X光导孔的轴线41近似为二次曲线段和直线段的组合，透镜外形母线40和X光导孔外形母线42的径向变化对于假想的X光轴线3是对称的，出口部分透镜外形母线40与透镜假想X光轴线3平行。附图7、8、9给出了整体准平行束X光透镜2的A-A剖面的三种截面示意图，即正六边形、圆形及矩形。在以上各图中1为X光源、2为整体准平行束X光透镜、3为假想的透镜X光轴线、4为X光焦斑、5为入射到透镜的X光、6为自透镜出射的X光、7为探测器、9为X光导孔，为了改进透镜内部结构缺陷，提高透镜的光学性能，增加机械强度，在透镜2的外面加一层实体密合包边8。X光源1到透镜2进口端的距离即焦距为f1为10mm-200mm，透镜长度1为10mm-250mm，透镜进口端尺寸Din为1mm-35mm(对于圆形透镜为直径尺寸，对于正多边形为对边尺寸，对于矩形为最小对边尺寸)，透镜出口端尺寸Dout为2mm-50mm，透镜进口端到透镜最大尺寸处的最小距离为10mm-150mm，占空比大于10％。
为了改进整体准平行束X光透镜出射的X光视场的均匀性，X光导孔9的尺寸在与透镜X光轴线3相垂直的截面上不同部位处有不同的大小，例如靠近X光轴线3的X光导孔9的尺寸大，远离X光轴线3的X光导孔9的尺寸小；且透镜进口端X光导孔有不同的焦距，例如：X光源放置于边缘导孔的焦点上，而不在中间部分X光导孔的焦点上。
下面给出一个整体准平行束X光透镜的实例，该透镜由一次复合拉制而成，共有5677根X光导孔，该透镜由直线段、旋转抛物体线段、圆弧线段和直线段组合而成，透镜长度1为44.5mm，透镜截面为正六边形，进口处对边长Din=3.2mm，出口处对边长Dout=4.2mm，焦距f1=124mm，X光收集角ω=23mRAD。利用一个各向同性的直径为0.2mm的点束斑X光源发出7.31keV的X光，测得透镜的传输效率η=26.2％，透镜输出的准平行束最大发散角θmax=0.5mRAD，透镜出口处100mm处照野直径为4.3mm。(上述准平行束X光透镜的最大角散θmax为照野内各通道中出射准平行X光束的最大张角，准平行束透镜的照野直径为经透镜传输后输出X光束在距透镜出口给定距离处和透镜光轴线垂直的截面上X光束斑的大小。)
附图15给出了整体准平行束X光透镜的反转形式，即整体准平行束会聚X光透镜的结构示意图，这种透镜的进口端尺寸大于出口端尺寸，进口部分透镜外形的母线平行于透镜2的X光轴线3，X光由平行端射入，在出口X光焦点处会聚成高功率密度的发散X光束。该透镜进口端的尺寸Din为2mm-50mm，透镜出口端的尺寸Dout为1mm-35mm，透镜的长度为10mm-250mm，从透镜的最大尺寸处到透镜出口端的最小距离为10mm-150m，透镜出口端到会聚最小束斑处的距离f为10mm-200mm，占空比大于10％。
制造整体X光透镜的具体步骤如下：
1)采用一组高硼玻璃，由人工吹制或机械拉制成直径10mm-40mm的空心管，作为制做整体X光透镜的母管；
2)将上述清洗后的母管以每分钟1mm-30mm的匀速送入具有750℃-950℃的加热炉内，以每分钟1mm-5m的速度通过拉丝机构连续拉成直径为0.3mm-2mm的细管，经定长切割后称之为单导管；
3)将上述单导管排入具有对称形状的多边体模具内或圆形模具内或矩形模内，并捆扎成截面具有对称形状的多边体棒或圆形棒或矩形棒，称为一次复合棒；
4)
a．将上述一次复合棒置入并停在具有750℃-950℃的加热炉高温区内化料头，将所化料头牵引至拉丝对滚轮后，降温并启动送料机构和拉丝机构；
b．将一次复合棒以每分钟1mm-30mm的匀速送入加热炉，同时拉丝机构以每分钟1mm-5m的匀速将棒拉成细丝；
c．根据透镜的外形形状和尺寸的不同要求，在上述速度范围内采用不同的变化速率(如匀加、减速率等)进行变速拉伸，匀速或变速送料，以形成二次曲线段的组合或二次曲线段和直线段的组合；
d．再以上述速度范围内的速度进行匀速送料和拉丝，以形成直线段；
完成上述步骤后即得到一次整体准平行束X光透镜的坯体；
e．将上述坯体进行反向拉伸即得到一次整体会聚X光透镜的坯体；
5)将上述一次复合棒用前述步骤2)同样的方法拉成直径或对边尺寸为0.5mm-1.5mm的细多孔管，称为一次复合管；
6)将一次复合管用前述步骤3)同样的方法形成二次复合棒；
7)将上述二次复合棒采用前述步骤4)的方法，，形成二次复合整体透镜的坯体；
8)将上述一次或二次整体透镜的坯体根据不同的用途切割成所需的形状，形成整体X光透镜。
采用一次或二次拉制整体X光透镜，根据所要求的X光导孔的多少和孔径的大小而定，当所需X光导孔少或孔径大时采用一次拉制成型，当所需X光导孔多或孔径小时，采用二次拉制而成，也可根据需要采用多次拉制而成。
制造带有实体密合包边的整体X光透镜的方法步骤如下：
9)把上述单导管或上述复合管紧密排入与上述复合棒同样形状的玻璃管内，或在排复合棒时，外围排入同样尺寸的玻璃丝，形成带包边的复合棒；
10)采用前述步骤4)、7)、8)所述的方法制成具有实体密合包边的整体X光透镜。
参见附图16，采用整体会聚X光透镜的X射线荧光分析仪，由X光源1、整体会聚X光透镜2、探测器7和7′、样品13、前置放大器15和15′、放大器16和16′、计算机多道分析器17、计数率计18组成，3为透镜2假想的X光轴线，自X光源1发射的X光5，被整体会聚透镜2收集和会聚，形成直径数毫米以下的微束斑，聚焦点在被测样品13上，样品13的平面与透镜2出射的X光6成45度角，样品13中元素被激发后，发射的特征X光14，沿着与入射X光成90°的方向射到探测器7上，经前置放大器15和放大器16放大后，送入计算机多道分析器17中进行分析和贮存；从样品13产生的X光另一部分由探测器7′接收，经前置放大器15′和放大器16′送入计数率计18记录和贮存，用于X光源强度的监测。
为了进一步限制X光束斑的大小，使X光束斑中心部分的X光射于探测器7上，从而得到更小的束斑和更高的X光功率密度，可在整体会聚X光透镜2后加单导管10或光阑12组成带有透镜和导管或透镜和光阑组合体的X射线荧光分析仪。
参见附图17，采用整体准平行束X光透镜的X射线衍射仪由X光源1、整体准平行束X光透镜2、整体准平行束会聚X光透镜2′、探测器7、试样13、前置放大器15、主放大器16、脉冲分析器21、定标器22、计数率计18、转角器23、X光源控制系统24、X光源的高压电源25、计算机26、电源20、探测器的高压电源19等组成。自X光源1发射的X射线5为整体准平行束X光透镜2所收集，形成准平行光6打到试样13上，试样13产生的准平行衍射光27射入整体准平行束会聚X光透镜2′，会聚成X光束射到探测器7内，探测器7输出的信号经前置放大器15、主放大器16两级放大后送入脉冲分析器21，脉冲分析器21给出的信号一路送入定标器22，为计数率计18所记录，另一路送入计算机26进行处理，转角器23、X光源控制系统24均由计算机26进行控制。
参见附图18，采用整体准平行束X光透镜的深亚微米光刻装置由软X光源1、整体准平行束X光透镜2、掩模28、掩模图形29、样片13、真空室30、曝光室31、光刻胶34、透镜支架33、真空窗32等组成。自软X射线源1发射出的X射线5(其张角±5°～±15°)，进入整体准平行束X光透镜2，其收集角比现有的X射线光刻装置大一个数量级以上，X射线进入透镜2后在导孔管壁上多次全反射，最后形成具有比较均匀的大面积视场的准平行束软X射线出射，到达光刻工作台后，透过光刻工作台上的掩模28，将掩模28上的图形29转移到样片13的光刻胶34上，即完成深亚微米光刻。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1．由于这种透镜没有支撑部件，为单一固体，所以它结构紧凑、小巧，机械强度高，便于推广使用。
2．由于整体X光透镜结构设计合理，占空比高，体积小，对X光源发射的X光收集角大，所以X光传输效率高，聚束效果好。
3．由于这种透镜是直接拉伸形成的，所以制做工艺简单、省时，且成本低。

Claims (21)

1．一种整体X光透镜，该透镜包含多个从一端贯通到另一端的X光导孔，其特征在于：该透镜为没有支撑部件的、且由上述X光导孔壁自身熔合而成的、单一的玻璃固体。
2．根据权利要求1所述的整体X光透镜，其特征在于：上述透镜沿长度方向的外形母线、X光导孔外形的母线及X光导孔的轴线为空间二次曲线段、二次曲线段的组合或二次曲线段和直线段的组合，透镜的外形母线和X光导孔外形母线的径向变化对于假想的X光轴线是对称的。
3．根据权利要求1或2所述的整体X光透镜，其特征在于：上述透镜的进口端截面和X光导孔在与上述透镜光轴线垂直方向上的截面为正多边形或圆形或矩形，出口端截面与进口端截面形状相同。
4．根据权利要求3所述的整体X光透镜，其特征在于：上述透镜有实体密合包边。
5．根据权利要求4所述的整体X光透镜，其特征在于：上述X光导孔尺寸在与透镜X光轴线相垂直的截面上不同部位处有不同的大小。
6．根据权利要求5所述的整体X光透镜，其特征在于：上述透镜的进口截面和出口截面尺寸小于最大截面尺寸。
7．根据权利要求6所述的整体X光透镜，其特征在于：X光源到透镜进口端的距离为10mm-200mm，X光透镜出口端到最小会聚束斑的距离为10mm-500mm，透镜长度为25mm-200mm，透镜进口端尺寸为1mm-30mm，透镜出口端尺寸为1mm-35mm，占空比大于5％。
8．根据权利要求6所述的整体X光透镜，其特征在于：在上述透镜之后放置单导管或光阑组成透镜和导管组合体或透镜和光阑组合体，单导管的X光轴线或光阑的中心位于透镜的假想X光轴线上。
9．根据权利要求8所述的整体X光透镜，其特征在于：透镜和导管组合体中的单导管的形状为园锥管或由两个部分旋转椭球体形成的导管或由两个部分旋转抛物体形成的导管。
10．根据权利要求8所述的整体X光透镜，其特征在于：透镜和光阑组合体中光阑由中重元素材料制成。
11．根据权利要求5所述的整体X光透镜，其特征在于：透镜进口端的尺寸小于出口端的尺寸，出口部分透镜母线与透镜假想的X光轴线平行。
12．根据权利要求11所述的整体X光透镜，其特征在于：上述透镜的各个X光导孔具有不同的焦距。
13．根据权利要求11所述的整体X光透镜，其特征在于：X光源到透镜进口端的距离为10mm-200mm，透镜进口端到透镜最大尺寸处的最小距离为10mm-150mm，透镜长度为10mm-250mm，透镜入口端的尺寸为1mm-35mm，透镜出口端的尺寸为2mm-50mm，占空比大于10％。
14．根据权利要求5所述的整体X光透镜，其特征在于：透镜出口端的尺寸小于进口端的尺寸，进口部分透镜母线与透镜假想的X光轴线平行。
15．根据权利要求14所述的整体X光透镜，其特征在于：该透镜进口端的尺寸Din为2mm-50mm，透镜出口端的尺寸Dout为1mm-35mm，透镜的长度为10mm-250mm，从透镜的最大尺寸处到透镜出口端的最小距离为10mm-150mm，透镜出口端到会聚最小束斑处的距离为10mm-200mm，占空比大于10％。
16．一种制造如权利要求1所述的整体X光透镜的方法，包括下列步骤：在加热炉内把空心玻璃母管拉制成单导管，然后将单导或由单导管形成的复合管排入对称形状的模具内形成复合棒，其特征在于：将复合棒匀速和变速送入加热炉内加热，通过拉丝机构对复合棒进行匀速和变速拉伸，形成整体透镜坯体，然后将整体透镜坯体根据不同用途切成所需形状。
17．根据权利要求16所述的整体X光透镜的制造方法，其特征在于：把上述单导管或上述复合管紧密排入与上述复合棒同样形状的玻璃管内，或在排复合棒时，外围排入同样尺寸的玻璃丝，形成带包边的复合棒，将带包边的复合棒进行匀速和变速拉伸，形成带包边的整体透镜坯体，然后将带包边的整体透镜的坯体根据不同用途切成所需要的具有实体密合包边的整体X光透镜。
18．根据权利要求16或17所述的整体X光透镜的制造方法，其特征在于：将上述复合棒以每分钟1mm-30mm的匀速或此范围内的变速送入750℃-950℃的加热炉内加热，并在每分钟1mm-5m速度范围内，通过拉丝机构对复合棒进行匀速和变速拉伸。
19．一种采用如权利要求6所述透镜的X射线荧光分析仪，由X光源、样品、位于X光源和样品之间的X光透镜、探测器、放大器和计算机多道分析器等组成，其特征在于：上述的X光透镜为权利要求6或8所述的整体X光透镜或X光透镜和导管的组合体或透镜和光阑的组合体。
20．一种采用如权利要求11或14所述的透镜的X射线衍射仪，它包括X光源、试样、探测器、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器、计数率计、计算机、X光源控制系统及转角器等，其特征在于：X光源和试样之间及试样与探测器之间加有一如权利要求11和14所述的整体X光透镜。
21．一种采用如权利要求11所述透镜的深亚微米光刻装置，包括一个脉冲等离子射线源、一个台上放置掩模和样片的光刻工作台、真空设备、相关电源及控制系统等，其特征在于：在X光源及光刻工作台之间加有一如权利要求11所述的整体X光透镜。
CN96101194A 1996-02-17 1996-02-17 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备 Expired - Fee Related CN1069136C (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN96101194A CN1069136C (zh) 1996-02-17 1996-02-17 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备
DE29722425U DE29722425U1 (de) 1996-02-17 1997-02-14 Monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse und eine solche Linse verwendende Einrichtungen
DE19705732A DE19705732A1 (de) 1996-02-17 1997-02-14 Verfahren zur Herstellung von monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linsen, monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse und eine solche Linse verwendende Einrichtungen
US08/799,948 US5812631A (en) 1996-02-17 1997-02-14 Method for manufacturing monolithic capillary X-ray lens, a monolithic capillary X-ray lens and apparatus using same
NL1005300A NL1005300C1 (nl) 1996-02-17 1997-02-17 Werkwijze voor het vervaardigen van een monolithische capillaire röntgenlens; een monolithische capillaire röntgenlens en inrichting die van een dergelijke lens gebruik maakt.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN96101194A CN1069136C (zh) 1996-02-17 1996-02-17 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1157418A CN1157418A (zh) 1997-08-20
CN1069136C true CN1069136C (zh) 2001-08-01

Family

ID=5117008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN96101194A Expired - Fee Related CN1069136C (zh) 1996-02-17 1996-02-17 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5812631A (zh)
CN (1) CN1069136C (zh)
DE (1) DE19705732A1 (zh)
NL (1) NL1005300C1 (zh)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69940100D1 (de) * 1998-01-27 2009-01-29 Noran Instr Inc Wellenlänge-dispersives röntgenstrahlungsspektrometer mit röntgenstrahlung-kollimatoropik für erhöhter sensitivität über einen weiten energie-bereich
US6094471A (en) 1998-04-22 2000-07-25 Smithsonian Astrophysical Observatory X-ray diagnostic system
US6479818B1 (en) 1998-09-17 2002-11-12 Thermo Noran Inc. Application of x-ray optics to energy dispersive spectroscopy
WO2000024029A1 (en) * 1998-10-21 2000-04-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray irradiation apparatus including an x-ray source provided with a capillary optical system
EP1058156A3 (en) * 1999-06-04 2003-06-25 ASML Netherlands B.V. Integrating waveguide for use in lithographic projection apparatus
TW498184B (en) * 1999-06-04 2002-08-11 Asm Lithography Bv Method of manufacturing a device using a lithographic projection apparatus, and device manufactured in accordance with said method
DE19926205C2 (de) * 1999-06-09 2001-10-18 Ulrich Gerhardt Kapillare zur Abbildung von Objekten im Bereich des Vakuum-Ultravioletts
RU2164361C1 (ru) * 1999-10-18 2001-03-20 Кумахов Мурадин Абубекирович Линза для управления излучением в виде потока нейтральных или заряженных частиц, способ изготовления таких линз и содержащее такие линзы аналитическое устройство, устройство для лучевой терапии и устройства для контактной и проекционной литографии
RU2180439C2 (ru) * 2000-02-11 2002-03-10 Кумахов Мурадин Абубекирович Способ получения изображения внутренней структуры объекта с использованием рентгеновского излучения и устройство для его осуществления
UA59495C2 (uk) * 2000-08-07 2003-09-15 Мурадін Абубєкіровіч Кумахов Рентгенівський вимірювально-випробувальний комплекс
DE10056508C2 (de) * 2000-09-14 2003-02-27 Schneider Elektrotechnik Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgenlichtstrahlenbündels mit hoher Intensität
RU2187160C1 (ru) * 2000-12-29 2002-08-10 Кумахов Мурадин Абубекирович Устройство для рентгеновской литографии
DE10112928C1 (de) * 2001-03-12 2002-08-22 Ifg Inst Fuer Geraetebau Gmbh Kapillaroptisches Element bestehend aus Kanäle bildenden Kapillaren und Verfahren zu dessen Herstellung
US6996207B2 (en) * 2002-03-05 2006-02-07 Muradin Abubekirovich Kumakhov X-ray microscope
US6839405B2 (en) * 2002-05-31 2005-01-04 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for electronic shaping of X-ray beams
WO2005031329A1 (en) * 2003-08-04 2005-04-07 X-Ray Optical Systems, Inc. In-situ x-ray diffraction system using sources and detectors at fixed angular positions
RU2242748C1 (ru) * 2003-08-19 2004-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт рентгеновской оптики" Детектирующий узел для рентгеновских дифракционных измерений
US7023954B2 (en) * 2003-09-29 2006-04-04 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. Optical alignment of X-ray microanalyzers
FR2861184B1 (fr) * 2003-10-17 2006-01-13 Eppra Procede de generation d'un rayonnement de longueurs d'onde desirees, et dispositif associe
WO2005078738A1 (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Japan Science And Technology Agency 軟ｘ線加工装置及び軟ｘ線加工方法
CN101278360B (zh) * 2005-08-04 2011-07-27 X射线光学系统公司 用于痕量元素制图的单色x射线微束
WO2007026750A1 (ja) * 2005-09-01 2007-03-08 Japan Science And Technology Agency マイクロチップ並びにそれを用いた分析方法及び装置
US20080159479A1 (en) * 2006-08-10 2008-07-03 X-Ray Optical Systems, Inc. Wide parallel beam diffraction imaging method and system
DE102007020800B4 (de) * 2007-05-03 2011-03-03 Universität Hamburg Modifizierte Multikanalstrukturen und deren Verwendung
US7742566B2 (en) * 2007-12-07 2010-06-22 General Electric Company Multi-energy imaging system and method using optic devices
EP2071583A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-17 Unisantis FZE Graded lenses
CN101711376A (zh) * 2008-02-19 2010-05-19 内诺-Uv公司 脉冲源的多路复用
DE102008045761A1 (de) 2008-09-04 2010-03-18 Carl Zeiss Ag Diffraktive Linse, insbesondere für Röntgenstrahlung, und Verfahren zur Herstellung einer solchen
US8111809B2 (en) 2009-01-29 2012-02-07 The Invention Science Fund I, Llc Diagnostic delivery service
US8130904B2 (en) 2009-01-29 2012-03-06 The Invention Science Fund I, Llc Diagnostic delivery service
CN101615443B (zh) * 2009-07-16 2011-11-02 北京师范大学 用于会聚平行x射线的光学器件
CN101615442B (zh) * 2009-07-16 2011-11-02 北京师范大学 用于会聚发散x射线的光学器件
CN101615444B (zh) * 2009-07-16 2012-01-11 北京师范大学 一种会聚x射线的光学器件
JP5326987B2 (ja) * 2009-10-20 2013-10-30 株式会社島津製作所 Ｘ線集束装置
WO2011146758A2 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Silver Eric H Hybrid x-ray optic apparatus and methods
CN102128846A (zh) * 2010-12-22 2011-07-20 中国政法大学 基于准平行束毛细管x光透镜的塑料物证检测谱仪
CN102543243B (zh) * 2010-12-28 2016-07-13 Ge医疗系统环球技术有限公司 集成毛细管式平行x射线聚焦透镜
JP5684032B2 (ja) * 2011-04-08 2015-03-11 株式会社日立製作所 荷電粒子線分析装置および分析方法
CN103151089B (zh) * 2011-12-06 2016-04-20 同济大学 硬X射线微聚焦多厚度比复合多层膜Laue透镜
CN102608144A (zh) * 2012-03-28 2012-07-25 苏州科技学院 一种测量金属微结构残余应力三维分布的装置及其方法
CN103021498B (zh) * 2012-12-05 2015-04-22 北京师范大学 一种用于聚焦x射线的光学器件、制作方法及系统
CN103227678B (zh) * 2013-03-28 2015-09-23 上海卫星工程研究所 直接利用太阳x射线的空间通信系统
JP6397690B2 (ja) * 2014-08-11 2018-09-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Ｘ線透過検査装置及び異物検出方法
CN105093260B (zh) * 2015-09-22 2018-08-28 北京师范大学 方形多毛细管x光调控器件及其制备方法
CN107884927B (zh) * 2017-11-22 2019-09-27 苏州亮宇模具科技有限公司 非等厚光学镜片的设计方法
CN112683937A (zh) * 2019-10-18 2021-04-20 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 一种多源射线整合装置
CN113203757B (zh) * 2021-05-07 2024-03-22 北京市辐射中心 一种全光x射线显微成像系统
CN115389538B (zh) * 2022-08-09 2023-12-29 深圳市埃芯半导体科技有限公司 X射线分析装置及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192869A (en) * 1990-10-31 1993-03-09 X-Ray Optical Systems, Inc. Device for controlling beams of particles, X-ray and gamma quanta
US5497008A (en) * 1990-10-31 1996-03-05 X-Ray Optical Systems, Inc. Use of a Kumakhov lens in analytic instruments
US5175755A (en) * 1990-10-31 1992-12-29 X-Ray Optical System, Inc. Use of a kumakhov lens for x-ray lithography

Also Published As

Publication number Publication date
DE19705732A1 (de) 1997-10-30
US5812631A (en) 1998-09-22
NL1005300C1 (nl) 1997-08-19
CN1157418A (zh) 1997-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1069136C (zh) 整体x光透镜及其制造方法及使用整体x光透镜的设备
JP2008524546A (ja) 電磁放射集光器
CN102564928A (zh) 光学粒子计数器的传感器
CN110359042B (zh) 一种防高反材料激光熔覆头
US6749300B2 (en) Capillary optical element with a complex structure of capillaries and a method for its manufacture
US5747821A (en) Radiation focusing monocapillary with constant inner dimension region and varying inner dimension region
CN2566291Y (zh) 半导体激光器光束整形装置
CN204359713U (zh) X射线纳米成像设备及成像分析系统
CN109623139A (zh) 水导激光加工装置及系统
CN104502376A (zh) X射线纳米成像设备及成像分析系统
CN1687840A (zh) 用于高功率半导体激光列阵光束准直、聚焦装置
CN104515785A (zh) 纳米成像系统
CN205722829U (zh) 一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统
CN102299466B (zh) 双包层光纤激光器盘曲装置及其盘曲方法
CN205751549U (zh) 一种基于铅玻璃毛细管伽玛射线聚束系统
CN211879770U (zh) 高功率激光雕刻系统能量吸收装置
CN204287080U (zh) 纳米成像系统
CN111847862B (zh) 一种光子晶体光纤预制棒的制备方法及其排管设备
CN204731177U (zh) 原位在线检测装置及材料制备装置
CN203133400U (zh) 一种二极管阵列波导匀化成像耦合系统
RU2059315C1 (ru) Способ изготовления рентгенооптических систем
CN2236665Y (zh) 深亚微米x射线光刻装置
CN204577832U (zh) 四棒并列共腔的激光器
CN1038602A (zh) 多根线材冷却管
JP3392528B2 (ja) 線集光レンズ

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20010801

Termination date: 20140217