CN201084461Y - 一种变焦距x射线组合透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种变焦距X射线组合透镜。该组合透镜包括透镜主体及透镜主体上间隔排列的空气腔，所述透镜主体为台阶形，每个台阶内包含至少一个空气腔。透镜主体的各台阶内包含的空气腔数量可以相同，也可以不同；因而本实用新型既可以实现连续变焦，也可以实现离散变焦。当每个台阶内都包含一个空气腔时，该组合透镜可以连续变焦；当各台阶内包含的空气腔为两个以上时，该组合透镜可实现离散变焦。

Description

一种变焦距X射线组合透镜

技术领域：

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种微结构X射线光学元件，具体地说是一种变焦距X射线组合透镜。

背景技术：

X射线组合透镜是Snigirev在1996年提出的一种新型微结构X射线光学元件，特别适用于高能X射线波段(5keV以上)。自该器件提出以来，国外对它的研究一直非常活跃。目前，组合折射透镜已经证明有着巨大的优越性：它们可对高能X射线聚束、聚焦效率高、不需要折转光路、易于排列和操作、高温稳定性好且易冷却、可以消除球差等。近年来，基于X射线组合透镜聚焦和准直的各种应用研究非常活跃。比如硬X射线微探针、X射线显微镜、X射线断层扫描摄影、微X射线荧光光谱测定法(μ-XRF)、化学微分析、微荧光和微EXAFS测量以及单色仪预备光束的准直等。这些都表明了X射线组合透镜的巨大应用潜力和广泛应用前景。

国际上与本实用新型最接近的设计结构是采用模压技术制成的A1材料抛物面形X射线变焦距组合透镜(A.Khounsary，et al.Proc.Of SPIE Vol.4783(2002)：49-54)，该组合透镜由透镜主体及透镜主体上间隔排列的空气腔构成，相邻空气腔之间的间隙形成透镜单元；所述透镜主体主视图呈楔形结构，该楔形结构是由一个直角梯形与一个矩形组成，直接梯形的长底边和矩形的一个长边重合，梯形的高所在的边与矩形的一个宽边对齐；所述空气腔为抛物面构成的柱形空腔。其制作方法是使用与所制作的结构互补的硬模在加热的A1上进行冲压，从而得到透镜的基本结构，然后将冷却的结构进行排列对准，再用两个平板将几个单元结构夹紧，选择合适的长度沿着对角方向进行切割，得到要求的变焦距X射线组合透镜。由于这种组合透镜由于空气腔的高度呈连续变化，因而只能实现连续变焦

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既可以实现连续变焦，又可以实现离散变焦的变焦距X射线组合透镜。

本实用新型包括透镜主体及透镜主体上间隔排列的空气腔，所述透镜主体为阶梯形，每个台阶内包含至少一个空气腔。

所述透镜主体的每个台阶内都包含一个空气腔。当每个台阶内都包含一个空气腔时，该组合透镜可以连续变焦。

所述透镜主体的每个台阶内都包含至少两个空气腔。当各台阶内包含的空气腔为两个以上时，该组合透镜可实现离散变焦。

所述空气腔为双抛物柱面构成的柱形空腔，或者单抛物柱面与平面构成的柱形空腔，或者椭圆柱形空腔，或者其他可以使透镜单元实现聚焦的任意几何形状结构。

本实用新型变焦距X射线组合透镜的工作过程是；高能X射线从透镜主体中的高度最大的一端入射，沿透镜主体内空气腔的排列方向穿过，从透镜主体的另一端，即高度最小的一端射出。在高能X射线通过透镜主体内的空气腔时，若沿着空气腔的高度方向移动透镜组合，将使高能X射线经过不同个数的透镜单元，这些不同个数的透镜单元形成不同焦距的组合透镜，从而使得出射的高能X射线被聚焦的效果不一样。这样，光相当于经过一个焦距变化的透镜组，实现了变焦距的目的。

附图说明：

图1是本实用新型变焦距X射线组合透镜结构示意图。图中，1为透镜主体，2为空气腔，4为两空气腔间隙，W为透镜主体1的宽，L＝L₁+L₂+L₃+L₄+L₅为透镜主体1的长边，L₁、L₂、L₃、L₄、L₅分别为透镜主体1的台阶长度，H＝H₁+H₂+H₃+H₄+H₅为透镜主体1的一个高，H₁、H₁+H₂、H₁+H₂+H₃、H₁+H₂+H₃+H₄、H₁+H₂+H₃+H₄+H₅分别为透镜主体1的台阶高度。组合透镜可变焦距为nL，其中n＞1。

图2是本实用新型透镜主体的结构示意图。图中，5为透镜主体1的上表面，6为透镜主体1的下表面，W也是每个台阶的宽，L₁和H₁对应第一个台阶的长和高，L₂和H₁+H₂对应第二个台阶的长和高，L₃和H₁+H₂+H₃对应第三个台阶的长和高，L₄和H₁+H₂+H₃+H₄对应第四个台阶的长和高，L₅和H₁+H₂+H₃+H₄+H₅对应第五个台阶的长和高。

图3是本实用新型凹面透镜单元结构示意图。图中，3为透镜单元。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型X射线变焦距组合透镜的结构是：在透镜主体1上刻有一排空气腔2，相邻空气腔2有一定间隙，所有空气腔2为双抛物柱面结构，其截面为一对相对的抛物线组成的图形，或者单抛物柱面结构，其截面为抛物线，或者椭圆柱面结构，其截面为椭圆，或者其他可以实现聚焦的任意几何形状结构。这样，相邻空气腔2与它们之间的间隙一起就形成一个凹透镜，即透镜单元3。所有透镜单元3一起构成了透镜组。通过在长方体在高度方向上选取适当的不同高度，这些不同的高度间隔合适的长度，逐级递减形成台阶状结构构成透镜主体1(如图2所示)。也就是说，透镜主体1是由高度逐级递减的长方体依次排列形成的，每个长方体作为一个台阶，每个长方体宽度相等，等于透镜主体1的宽度。相邻两个长方体在由宽和高组成的面上重合，在其中一个长和宽组成的面上对齐。所有长方体均在一个长和宽组成的面上对齐，在另一个长和宽组成的面上形成台阶状。

在透镜主体1的每个台阶内透镜单元3构成的透镜组合的焦距相等，在不同高度的台阶内的透镜单元3个数可以相等或不等。由于每个台阶高度不同，使不同台阶内的透镜单元3高度也就是空气腔2的高度不同，从而使得不同台阶构成的组合透镜焦距不同。上述组合透镜可变焦距的尺寸大于透镜主体的长度。该透镜可以连续变焦也可以离散变焦。

如图2所示，本实用新型变焦距X射线组合透镜的透镜主体1是在长方体的一侧形成台阶构成的。每个台阶的宽度均为W，L₁和H₁对应第一个台阶的长和高，L₂和H₁+H₂对应第二个台阶的长和高，L₃和H₁+H₂+H₃对应第三个台阶的长和高，L₄和H₁+H₂+H₃+H₄对应第四个台阶的长和高，L₅和H₁+H₂+H₃+H₄+H₅对应第五个台阶的长和高。在透镜主体1的上表面5与下表面6之间，开有纵向的与上下表面垂直的一组空气腔2。每个空气腔2之间是等距的。相邻两个空气腔2之间存在间隙4，使相邻的两个空气腔2形成凹面型透镜单元3，如图3所示，这些透镜单元3构成组合透镜。在不同台阶内的组合透镜焦距是变化的，也就是说在透镜主体1的不同台阶内组合透镜焦距是变化的。

Claims (4)

1.一种变焦距X射线组合透镜，包括透镜主体(1)及透镜主体(1)上间隔排列的空气腔(2)，其特征在于所述透镜主体(1)为阶梯形，每个台阶内包含至少一个空气腔(2)。

2.根据权利要求1所述的变焦距X射线组合透镜，其特征在于所述透镜主体(1)的每个台阶内都包含一个空气腔(2)。

3.根据权利要求1所述的变焦距X射线组合透镜，其特征在于所述透镜主体(1)的每个台阶内都包含至少两个空气腔(2)。

4.根据权利要求1至3任意一项权利要求所述的变焦距X射线组合透镜，其特征在于所述空气腔(2)为双抛物柱面构成的柱形空腔，或者单抛物柱面与平面构成的柱形空腔，或者椭圆柱形空腔。

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