DE4411330C2 - Process for the production of polycapillary or monocapillary elements and uses of the elements - Google Patents

Process for the production of polycapillary or monocapillary elements and uses of the elements

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DE4411330C2 DE19944411330 DE4411330A DE4411330C2 DE 4411330 C2 DE4411330 C2 DE 4411330C2 DE 19944411330 DE19944411330 DE 19944411330 DE 4411330 A DE4411330 A DE 4411330A DE 4411330 C2 DE4411330 C2 DE 4411330C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mono- bzw. polykapillarer Elemente und Systeme durch Erwärmung eines Bündels von Glasröhrchen, bei welchem ein Ende des Bündels in einer Mitnahmevorrichtung befestigt und das andere Ende in einem Ofen erwärmt und geformt wird.The invention relates to a method for producing mono- or polycapillary Elements and systems by heating a bundle of glass tubes which one end of the bundle fastened in a driving device and that the other end is heated and molded in an oven.

Die Erfindung ist in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik einsetzbar und gehört in das Gebiet der Glasindustrie und betrifft insbesondere den Glasgerätebau.The invention is in various fields of science and technology usable and belongs in the field of the glass industry and particularly affects the Glass equipment manufacturing.

Die Erfindung wird beispielsweise bei der Herstellung von festen faseroptischen Elementen angewendet, die zur gezielten Ablenkung verschiedener Strahlungsarten, zum Beispiel als Linsen oder Transfokatoren, dienen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Röntgenlithographie und die Materialkunde unter Einsatz verschiedener Strahlung. Weiterhin kann die Erfindung zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen mit Abmessungen im Mikrometerbereich sowie zur Herstellung von Filtern zur Feinreinigung und Trennung von Stoffen und zur Herstellung von Mikrokanalplatten eingesetzt werden.The invention is used, for example, in the manufacture of solid fiber optic Elements used to target different distractions Types of radiation, for example as lenses or transfocators, are used. Another one The field of application is X-ray lithography and materials science using different radiation. Furthermore, the invention for the production of three-dimensional structures with dimensions in the micrometer range and for Manufacture of filters for fine cleaning and separation of substances and Manufacture of microchannel plates can be used.

Nachfolgend wird unter einer polykapillaren Struktur (oder einem Erzeugnis) ein Vielkanalsystem verstanden, das eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Dabei kann das Erzeugnis eine komplizierte Oberfläche haben (z. B. eine kegelartige, eine parabolische, eine fassförmige usw.) bzw. diesen ähnliche Formen aufweisen, wobei die Kanäle auch entsprechend von komplizierter Form sein können. Below is a polycapillary structure (or an article) Multi-channel system understood that has a plurality of openings. It can the product has a complicated surface (e.g. a conical, a parabolic, barrel-shaped, etc.) or similar shapes, wherein the channels can also be of a correspondingly complicated shape.  

Unter einem polykapillaren faseroptischen Element wird eine gerade Polykapillare mit einer Vielzahl von Öffnungen verstanden, wobei sowohl die Öffnungen als auch die Polykapillare selbst zylindrisch, hexagonal, rechteckig, dreieckig usw. ausgebildet sein können.Under a polycapillary fiber optic element is a straight polycapillary understood a variety of openings, both the openings and the Polycapillary itself cylindrical, hexagonal, rectangular, triangular, etc. could be.

Die Herstellung von polykapillaren Strukturen erfolgt gemäß der faseroptischen Technologie, die z. B. in verschiedenen nachfolgend angegebenen Büchern beschrieben ist.
V. B. Veinberg, D. K. Sattarov:
"Volokonnaya Optika" (Faseroptik);
N. S. Kapany:
"Fiber Optics, Principles and Applications".
N.Y. London, Academic Press 1967, 432 P. P.
The production of polycapillary structures takes place according to the fiber optic technology, which, for. B. is described in various books given below.
VB Veinberg, DK Sattarov:
"Volokonnaya Optika" (fiber optics);
NS Kapany:
"Fiber Optics, Principles and Applications".
NY London, Academic Press 1967, 432 PP

Die gegenwärtig dafür in der Glasindustrie verwendeten Technologien sind kompliziert.The technologies currently used for this in the glass industry are complicated.

Nach dem Verfahren, das in den Mullard Research Laboratories (GB-PS 1 064 072) erarbeitet wurde, erhält man die Strukturen durch Ziehen von Glasröhrchen, die dann in einem Bündel mit der gewünschten Geometrie angeordnet und dann zur Erhaltung eines Kanalblockes (einer Multikapillare) gezogen werden, wobei jeder Kanal dieses Blockes seine endgültigen Abmessungen erhält. Multikapillaren, die nach dem zweiten Ziehvorgang erhalten wurden, werden in Abschnitte bestimmter Länge zerschnitten, die dann zu einem Bündel zusammengesetzt und unter Druck so erwärmt werden, dass im Ergebnis die Multikapillaren verschmelzen. Ein solches Verfahren erlaubt nicht die Herstellung von homogenen Strukturen. Es wird sogar eine Deformation der Kanäle beobachtet, die entlang der Begrenzungen zwischen den Multikapillaren angeordnet sind. Die Deformation ist besonders an den Begrenzungen deutlich ausgeprägt, wo die Geometrie der Packung gestört ist. Eine solche Formänderung der Kanäle tritt auf, wenn die Multikapillaren unter Druck verschmelzen. According to the procedure described in Mullard Research Laboratories (GB-PS 1 064 072) the structures can be obtained by pulling glass tubes, which then arranged in a bundle with the desired geometry and then for conservation a channel block (a multicapillary), each channel this Block receives its final dimensions. Multicapillaries that after the Second drawing operations are obtained in sections of certain length cut up, which then put together into a bundle and under pressure like this be heated so that the multicapillaries fuse as a result. Such one The process does not allow the production of homogeneous structures. It will a deformation of the channels observed along the boundaries between the multicapillaries are arranged. The deformation is particularly in the Limits clearly defined where the geometry of the packing is disturbed. A such change in shape of the channels occurs when the multicapillaries are under pressure merge.  

In der US-PS 4 127 398 sind allgemeine Prinzipien der Herstellung von Mehrkanalröhrchenstrukturen dargelegt und bestehen aus folgenden Etappen:
US Pat. No. 4,127,398 sets forth general principles for the manufacture of multi-channel tube structures and consists of the following stages:

  • - Zusammensetzung einer Vielzahl von Röhrchen und ihre Verschmelzung zu einem festen Paket mit einem bestimmten Querschnitt.- Composition of a variety of tubes and their amalgamation a fixed package with a certain cross section.
  • - Erwärmung dieses Paketes bis zur Temperatur der Erweichung der Röhrchen mit einer einheitlichen hexagonalen Struktur.- Heating this package to the temperature of the softening of the tubes with a uniform hexagonal structure.
  • - Ausziehen der gegebenen Struktur bis zu einem vorgegebenen Querschnitt minimaler Größe, wobei ein Verschmelzen der Röhrchen nur an den Berührungsflächen erfolgt.- Extending the given structure to a given cross section minimal size, whereby the tubes only fuse to the Contact surfaces are made.
  • - Schneiden der gezogenen hexagonalen Strukturen in Abschnitte bestimmter Länge, Füllung mit Gas und Zuschmelzen beider Seiten.- Cutting the drawn hexagonal structures into sections of certain Length, filling with gas and melting on both sides.
  • - Einbringen der genannten hergestellten Strukturen in eine Röhre.- Introducing the above-mentioned structures into a tube.
  • - Sintern bei ihrer Erweichungstemperatur ohne Zerstörung der einzelnen Röhrchenelemente.- Sintering at their softening temperature without destroying the individual Tube elements.
  • - Die jeweilige Temperatur an den zugeschmolzenen Enden ist unterschiedlich.- The respective temperature at the melted ends is different.

Die Temperaturzone bewegt sich entlang dem ausgewählten Paket (vom heißen zum kalten Ende) bei gleichzeitigem Abpumpen der Gase, wobei Hohlräume beseitigt werden.The temperature zone moves along the selected package (from hot to cold end) while pumping out the gases, eliminating voids become.

Die vorgeschlagene Technologie ist kompliziert und so nicht reproduzierbar. Außerdem werden an den Grenzen des Zusammenschmelzens Defekte beobachtet, die durch ein ungleichmäßiges Erwärmen des Paketes der Ausgangsröhrchen hervorgerufen werden, wobei Teile des Blockes unter verschiedenen Bedingungen zusammenschmelzen, was zum Vorhandensein von Öffnungen zwischen den Kanälen führt, zum Beispiel zu Deformationen der Grenzkanäle eines mehradrigen Lichtleiters.The proposed technology is complicated and therefore not reproducible. In addition, defects are observed at the boundaries of melting together, caused by uneven heating of the packet of output tubes are caused, with parts of the block under different conditions melt together, leading to the presence of openings between the Channels leads, for example, to deformation of the border channels of a multi-core Light guide.

Im Verfahren zur Herstellung von mikroporösen Platten (US-PS 4 010 019) werden relativ lange Glasröhrchen parallel nebeneinander gelegt zu einem Bündel zusammengefügt. Die Röhrchen werden in Längsrichtung solange gezogen, bis der gewünschte Durchmesser der Mikrokanäle erreicht ist. Das Verfahren besteht in mindestens zwei Stadien unter der Bedingung, dass im Ziehvorgang das Verhältnis der Dicke der Wände zum inneren Durchmesser der Röhrchen konstant gehalten wird. Das Röhrchenbündel wird an einem Ende bis zu einer Temperatur erwärmt, bei der das Glas nicht schmilzt, sondern nur minimal erweicht wird, so dass man es unter dem Einfluss einer großen Kraft ziehen kann. Der Ziehvorgang erfolgt mit einer geringen Geschwindigkeit, wobei man einen Bereich mit geringerem Querschnitt erhält. Danach wird der erste Abschnitt in der Nähe eines seiner Enden bis auf eine höhere Temperatur erwärmt, bei der das Glas deutlich erweicht, wonach man einen erneuten Ziehvorgang vornimmt. Das Ziehen erfolgt unter Anwendung einer geringeren Ziehkraft als beim ersten Abschnitt, wodurch ein Abbrechen der Erzeugnisse verhindert wird. Der erwärmte erste Abschnitt wird wiederholt unter Einwirkung einer deutlich geringem Kraft gezogen, wobei die Größe der Öffnung der Röhrchen bis zur gewünschten Größe der Mikrokanäle verringert wird.In the process for the production of microporous plates (US-PS 4 010 019) relatively long glass tubes placed parallel to each other to form a bundle together. The tubes are pulled lengthwise until the desired diameter of the microchannels is reached. The process consists of at least two stages on condition that in the drawing process the ratio the thickness of the walls to the inner diameter of the tubes kept constant  becomes. The tube bundle is heated to a temperature at one end which does not melt the glass, but is only minimally softened so that it can be can pull under the influence of a great force. The pulling process takes place with a low speed, leaving an area with a smaller cross section receives. After that, the first section near one of its ends except for one warmed to a higher temperature at which the glass softens significantly, after which one pulls again. The pulling is done using a lower pulling force than the first section, causing the Products is prevented. The heated first section is repeated under Exposure to a significantly low force, the size of the opening of the Tube is reduced to the desired size of the microchannels.

Das vorgegebene Verfahren ist jedoch ungeeignet zur Herstellung von polykapillaren Strukturen mit einer komplizierten Volumenkonfiguration (Kegel, axialsymmetrische Rotationskörper mit parabolischen oder anderen komplizierten Flächen). Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der isolierten Durchführung des Ziehprozesses, die eine Steuerung der Verschiebungsgeschwindigkeit der erwärmten Glasmasse in Richtungen, die für die Formierung eines vorgegebenen Volumens nach einem ausgewählten Gesetz, das eine Geometrie der Randflächen des festen faseroptischen Elementes gewährleistet, nicht ermöglicht. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es auch nicht möglich, Kanäle mit Mikrometer- und Submikrometerbereich (0,25 . . . 0,1 Mikrometer) herzustellen, da bei einer Strukturbildung nur unter dem Einfluss von Oberflächenspannungskräften es infolge eines Aufblasens der Kanäle entweder zu einem Zusammendrücken der Kanäle oder zu ihrer Zerstörung kommt, da die Hauptparameter der Strukturbildung "Temperatur-Druck-Geschwindigkeit" nach diesem Verfahren nicht definiert aufeinander abgestimmt werden können.However, the specified method is unsuitable for the production of polycapillaries Structures with a complicated volume configuration (cone, axially symmetric Body of revolution with parabolic or other complicated surfaces). The disadvantage This method consists in the isolated execution of the drawing process, the one Control the rate of displacement of the heated glass mass in Directions for the formation of a given volume after a selected law, which is a geometry of the peripheral surfaces of the fixed fiber-optic element guaranteed, not made possible. With the help of this procedure it is also not possible to use channels with micrometer and submicrometer ranges (0.25... 0.1 micrometer), since only the Influence of surface tension forces due to inflation of the channels either the canals are squeezed or destroyed, because the main parameters of structure formation "temperature-pressure-velocity" cannot be coordinated with one another in accordance with this procedure.

Außerdem ermöglicht, wegen der fehlenden Steuermöglichkeit der Hauptparameter, das Verfahren es nicht, die Strukturbildung zu reproduzieren.In addition, due to the lack of control over the main parameters, the process does not reproduce the structure formation.

Das polykapillare faseroptische Produkt kann nicht nur in einem direkten Ziehprozess in einem Temperaturfeld hergestellt werden, sondern es kann auch aus faseroptischen Elementen, Kapillaren oder Polykapillaren zusammengesetzt werden. The polycapillary fiber optic product can not only in a direct drawing process be made in a temperature field, but it can also be made fiber optic elements, capillaries or polycapillaries are assembled.  

Bekannt ist ein Verfahren zum mechanischen Zusammenbau von Röntgen- und Neutronenlinsen und -halblinsen auf diese Weise (US-PS 5 192 869). Die Röntgen- und Neutronenlinsen fokussieren divergente Strahlung, wobei ihre äußere Form an ein Fass erinnert. Die Röntgenhalblinsen überführen divergente Strahlung in quasiparallele Strahlung und ihre Form ist etwa der oberen Hälfte eines Fasses ähnlich.A method for mechanical assembly of X-ray and Neutron lenses and half lenses in this way (U.S. Patent No. 5,192,869). The X-ray and neutron lenses focus on divergent radiation, with their outer shape a barrel reminds. The X-ray half lenses convert divergent radiation into quasi-parallel radiation and its shape is about the top half of a barrel similar.

Diese Linsen bestehen aus einer Vielzahl von Kapillaren, die so in Schichten eingebettet sind, dass sie einen effektiven Strahlungstransport infolge Vielfachreflexion der Strahlung an den inneren Wänden der Kapillaren gewährleisten.These lenses consist of a large number of capillaries, which are so layered are embedded that they result in effective radiation transport Ensure multiple reflection of the radiation on the inner walls of the capillaries.

Nach diesem bekannten Verfahren werden die Kapillaren oder Polykapillaren durch ein System von Netzen oder Platten mit Öffnungen gezogen. Vorrichtungen, die mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellt werden, haben folgende Nachteile:
Man kann Kapillaren mit Durchmessern < 300 Mikrometer mechanisch nicht zusammensetzen, da sie die Fähigkeit verlieren, in der erforderlichen Form stabil zu bleiben. Wegen der Ungenauigkeiten in der Positionierung der Öffnungen in den Netzen und Platten haben die Linsen und Halblinsen einen sehr ausgedehnten Brennfleck in Längsrichtung (manchmal bis zu einigen cm bei einem Kapillardurchmesser von etwa 0,4 mm), wodurch die Strahlungsakzeptanz und Fokussierung nicht effektiv sind. Die gemäß diesem Verfahren montierte Vorrichtung gewährleistet nur eine Transmission der Strahlung von weniger als 10%.
According to this known method, the capillaries or polycapillaries are drawn through a system of nets or plates with openings. Devices that are manufactured using this method have the following disadvantages:
Capillaries with diameters <300 microns cannot be assembled mechanically because they lose the ability to remain stable in the required shape. Because of the inaccuracies in the positioning of the openings in the nets and plates, the lenses and half-lenses have a very extensive focal length in the longitudinal direction (sometimes up to a few cm with a capillary diameter of about 0.4 mm), so that the radiation acceptance and focusing are not effective. The device installed according to this method only guarantees a transmission of the radiation of less than 10%.

In eigenen Veröffentlichungen (siehe z. B. die Zeitschrift "Optics of Beams", Moscow IROS 1993, Preprints des Kurtschanow-Instituts 1991 . . .) und im eigenen Patent US- PS 5 192 869 wurde vorgeschlagen, die Röntgenkapillaroptik zur Lösung einer Reihe von Aufgaben der Medizin (Herstellung von Angiographen, Tomographen, Mammographen usw.), der Mikroskopie, der Herstellung von Analysegeräten (Difraktometer, Geräte zur lokalen Röntgenanalyse von Elementen) und Röntgenteleskopen und zur Lösung der Probleme der Kontakt- und Projektionsröntgenlithographie usw. einzusetzen.In own publications (see, for example, the magazine "Optics of Beams", Moscow IROS 1993, Preprints of the Kurtschanow Institute 1991. , .) and in our own US patent PS 5 192 869 has proposed X-ray capillary optics to solve a series of medical tasks (production of angiographs, tomographs, Mammographs, etc.), microscopy, the manufacture of analyzers (Diffractometer, devices for local X-ray analysis of elements) and X-ray telescopes and to solve the problems of contact and Use projection x-ray lithography, etc.

Allerdings wurde bisher keine dieser Aufgaben in der Praxis gelöst, da eine für die Lösung dieser Probleme adäquate Technologie fehlte. However, none of these tasks has yet been solved in practice, as one for the Adequate technology was lacking to solve these problems.  

Zur Lösung aller dieser Aufgaben ist eine Präzisionsgeometrie eines jeden Elementes des optischen Systems und auch eine außerordentlich hohe Genauigkeit bei der Herstellung des gesamten optischen Systems erforderlich.A precision geometry of each is to solve all of these tasks Element of the optical system and also extremely high accuracy required in the manufacture of the entire optical system.

Die in der US-PS 5 192 869 vorgeschlagenen verschiedenen Netztechnologien gewährleisten nicht die Gleichmäßigkeit der Krümmung der Kapillaren und Polykapillaren, weswegen die Teilchen beim Transport durch das optische System verloren gehen. Die maximale Durchlässigkeit, die in den Labormustern dieser Linsen erreicht wurde, übersteigt nicht 5 bis 7% (siehe "Optics of Beams", Moscow IROS, 1993). Die minimale Ausdehnung des Brennfleckes erreichte einen Bereich von 0,4 mm, was für die meisten Aufgabenstellungen nicht befriedigend ist.The various network technologies proposed in U.S. Patent No. 5,192,869 do not ensure the uniformity of the curvature of the capillaries and Polycapillaries, which is why the particles are transported through the optical system get lost. The maximum permeability found in the laboratory samples of this Lenses has been reached does not exceed 5 to 7% (see "Optics of Beams", Moscow IROS, 1993). The minimum extension of the focal spot reached an area of 0.4 mm, which is unsatisfactory for most tasks.

Auf der Grundlage der vorliegenden erfindungsgemäßen Technologie wurde eine Durchlässigkeit von etwa 50% erhalten und die Größe des Brennfleckes ist auf einem Niveau von 15 Mikrometer.On the basis of the present technology according to the invention, a Permeability of about 50% preserved and the size of the focal spot is on a level of 15 microns.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, effektive Verfahren zur Herstellung von polykapillaren und monokapillaren Elementen und Strukturen sowie auf diesem Verfahren beruhende Vorrichtungen zu schaffen, wobei die
The invention has for its object to provide effective methods for the production of polycapillary and monocapillary elements and structures and devices based on this method, the

  • - Herstellung von polykapillaren Produkten und Elementen, die- Manufacture of polycapillary products and elements that
  • - Reproduzierbare Herstellung dieser Produkte und Elemente,- Reproducible manufacture of these products and elements,

die Herstellung eines stabilen faseroptischen Produktes oder Elementes mit einem veränderlichen Querschnitt entlang der Längsachse (Kegel oder axialsymmetrischer Rotationskörper mit parabolischer oder anderer komplizierter Form der äußeren Flächen, diethe manufacture of a stable fiber optic product or element with a variable cross-section along the longitudinal axis (cone or axially symmetric Rotational body with parabolic or other complicated shape of the outer Areas that

  • - Verringerung des Durchmessers der Öffnungen in der Struktur, die- reducing the diameter of the openings in the structure, the
  • - Erhöhung der Produktivität, die- increase productivity
  • - Herstellung von Strukturen ohne Zwischenkanalöffnungen, die- Manufacture of structures without inter-channel openings, the
  • - Entwicklung neuer Verfahren des Zusammenbaus von polykapillaren Produkten aus Elementen, und die- Development of new methods of assembling polycapillaries Products from elements, and the
  • - Herstellung von dreidimensionalen Strukturen, die gegenwärtig mit Hilfe der LIGA-Technologie gefertigt werden, mit einem Aspektverhältnis bis 10-6 und Kanalgrößen bis 10-5 cm ermöglicht werden sollen.- Manufacture of three-dimensional structures that are currently manufactured using LIGA technology with an aspect ratio of up to 10 -6 and channel sizes of up to 10 -5 cm.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This task is accomplished by a method with the features of the generic term solved the features of the characterizing part of claim 1 according to the invention. Advantageous refinements are contained in the subclaims.

Prinzipiell wichtig sowohl für die Technologie als auch für die Lösung der oben angeführten Aufgaben erwies sich die Möglichkeit der Erzeugung von Interferenzeffekten mittels kapillaroptischer Systeme, die eine Axialsymmetrie besitzen.Basically important both for the technology and for the solution of the above listed tasks proved the possibility of generating Interference effects by means of capillary optical systems that have an axial symmetry have.

Dank dieser Tatsache vereinfacht sich die Lösung einer Reihe von technologischen Aufgaben und die vorgeschlagene Technologie erweist sich vollkommen adäquat für die gestellten Aufgaben, das heißt, erst jetzt wird es im Rahmen der Erfindung möglich, die gestellten Aufgaben zu lösen.Thanks to this fact, the solution of a number of technological simplifies Tasks and the proposed technology turns out to be perfectly adequate for the tasks set, that is, only now is it within the scope of the invention possible to solve the tasks.

Ein polykapillares faseroptisches Produkt stellt eine komplizierte dreidimensionale Struktur mit Kanälen von einer Ausdehnung im Mikrometer- und Submikrometerbereich dar. In den letzten Jahren wurden dreidimensionale Strukturen im Mikrometerbereich mit Hilfe einer Spezialtechnologie hergestellt, die die Bezeichnung LIGA-Technologie erhielt (Abkürzung der deutschen Worte: Lithographie, Galvanformung, Abformung). Die Produkte der LIGA-Technologie finden breite Anwendung in der Mikroelektronik, der Opitk, der Medizin und allgemein der Industrie und Wissenschaft.A polycapillary fiber optic product represents a complicated three-dimensional Structure with channels of one micrometer and one dimension Submicrometer range. In recent years, three-dimensional Structures in the micrometer range are manufactured using a special technology that received the name LIGA technology (abbreviation of the German words: Lithography, electroplating, molding). The products of LIGA technology are widely used in microelectronics, operations, medicine and in general of industry and science.

Eines der wichtigsten Elemente dieser Technologie ist die Verwendung von leistungsstarken Synchrotronstrahlen mit einer Energie von etwa 6 keV und einer Strahldivergenz von etwa 10-4 rad, mit denen ein Resist durch eine Maske bestrahlt wird.One of the most important elements of this technology is the use of powerful synchrotron beams with an energy of approximately 6 keV and a beam divergence of approximately 10 -4 rad, with which a resist is irradiated through a mask.

Die Verwendung von Synchrotronstrahlung verteuert außerordentlich die LIGA- Technologie - praktisch wird sie dadurch auf wenige Anwendungsfälle beschränkt. Außerdem ist das Aspektverhältnis von Kanaldurchmesser zur Kanallänge noch kleiner als 1000. The use of synchrotron radiation makes the LIGA- Technology - in practice it is limited to a few applications. In addition, the aspect ratio of channel diameter to channel length is still less than 1000.  

Die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet die Aufgabenstellung der Anfertigung von mono- oder polykapillaren Produkten und Elementen mit Kanalgrößen von einigen Millimetern bis zum Submikrometerbereich; dabei können die Produkte und Kanäle in den Produkten eine komplizierte geometrischen Struktur haben. Die Kanäle können zur Gewährleistung der Möglichkeit des besseren Transports der Strahlungsbündel und der Steuerungsmöglichkeit der Spektren der verschiedenen Strahlungsarten mit Schichten aus verschiedenen chemischen Elementen bedeckt sein.The basis of the present invention is the task of Manufacture of mono- or polycapillary products and elements with Channel sizes from a few millimeters to the submicrometer range; can the products and channels in the products have a complicated geometric structure to have. The channels can ensure the possibility of better Transport of the radiation beams and the possibility of controlling the spectra of the different types of radiation with layers of different chemical Elements.

Die Produkte und Elemente können aus verschiedenen Gläsern hergestellt sein, damit danach mittels anschließender Ätzung und Füllung der Hohlräume mit Metall oder anderen Materialien dreidimensionale Strukturen mit einem solch hohen Aspektverhältnis hergestellt werden können, die durch moderne Strukturen schwer zu erreichen sind. Es besteht auch die Aufgabe der Entwicklung neuer Methoden des Zusammensetzens von polykapillaren Produkten aus faseroptischen Elementen.The products and elements can be made of different glasses, thereafter by means of subsequent etching and filling of the cavities with metal or other materials three-dimensional structures with such a high Aspect ratio can be made difficult by modern structures can be reached. There is also the task of developing new methods of Composing polycapillary products from fiber optic elements.

Gemäß dem Verfahren wird das gestellte Ziel dadurch erreicht, dass zur Herstellung einer mono- oder polykapillaren stabilen Struktur oder eines Elementes mit parabolischer oder anderer komplizierter Form der Ränder der Ziehvorgang mit einem vorformierten zylindrischen bzw. polygonalen Teil erfolgt, wobei ein Ende des Glasröhrchenbündels hermetisch geschlossen und anschließend bei Unterdruckerzeugung verjüngt wird.According to the method, the objective is achieved by manufacturing a mono- or polycapillary stable structure or an element with parabolic or other complicated shape of the edges of the drawing process a preformed cylindrical or polygonal part, with one end of the Glass tube bundle hermetically sealed and then at Vacuum generation is rejuvenated.

Weiterhin erfolgte eine Auf- und Abbewegung der erhitzten Glasmasse in der Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnittes in Abhängigkeit von der Bildung des oberen oder unteren Teils der polykapillaren festen faseroptischen Struktur oder des Elementes in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Form der Randfläche, wobei bei der Bildung des zylindrischen Teils die Verjüngung nicht mehr als 10-15% der Gesamtfläche des Querschnittes des Glasröhrchenbündels vor der Bildung des zylindrischen bzw. polygonalen Teils betragen soll. Der Unterdruck soll im Temperaturintervall Th - Tk 0,8 - 0,1 kg/cm2 betragen, die Temperatur an der Glasoberfläche bei Verlassen des Ofens soll 2 T nicht übersteigen, wobei
Th - die Temperatur des Verschwindens der Glassprödigkeit in °C
Tk - die Temperatur der Glasfluidität in °C
T - Hitzebeständigkeitstemperatur des Glases in °C ist.
Furthermore, the heated glass mass was moved up and down in the formation zone of the onion-shaped section depending on the formation of the upper or lower part of the polycapillary solid fiber optic structure or of the element in accordance with the predetermined shape of the edge surface, during the formation of the cylindrical part the taper should not be more than 10-15% of the total area of the cross section of the glass tube bundle before the formation of the cylindrical or polygonal part. The vacuum should be 0.8 - 0.1 kg / cm 2 in the temperature interval T h - T k , the temperature on the glass surface when leaving the furnace should not exceed 2 T, whereby
T h - the temperature at which glass brittleness disappears in ° C
T k - the temperature of the glass fluidity in ° C
T - heat resistance temperature of the glass in ° C.

Dabei können auf die innere Oberfläche der Kanäle der polykapillaren Struktur oder des Elementes eine oder mehrere Schichten aus gleichen oder verschiedenen chemischen Elementen aufgetragen werden, wofür das Ausgangsmaterial in die Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnittes mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die der vorgegebenen Geschwindigkeit des Ziehvorgangs des Glasröhrchens entspricht. Gleichzeitig wird im Inneren des Röhrchens eine verdünnte oder Schutzgasatmosphäre geschaffen, wobei beim Auftragen einiger Schichten die Ablagerung der Elemente nur bei der Bildung des zylindrischen bzw. polygonalen Teils erfolgt. Bei der Herstellung verschiedener Arten von Filtern wird nur der Prozess der vorherigen Bildung des zylindrischen Teils durch die hermetische Abdichtung eines Endes des Glasröhrchenbündels und die anschließende Verjüngung bei Unterdruckerzeugung, die Verschiebung der erhitzten Glasmasse in die Bildungszone des zwiebelförmigen Teiles ohne komplizierte Ränder zu erzielen, durchgeführt.The polycapillary structure or one or more layers of the same or different elements chemical elements are applied, for which the starting material in the Formation zone of the onion-shaped section moved at a speed becomes the given speed of drawing the glass tube equivalent. At the same time, a diluted or Protective gas atmosphere created, with the application of some layers Deposition of the elements only when the cylindrical or polygonal is formed Partly done. When producing different types of filters, only the Process of previous formation of the cylindrical part by the hermetic Sealing one end of the bundle of glass tubes and the subsequent one Rejuvenation when generating negative pressure, the displacement of the heated glass mass in the formation zone of the onion-shaped part without achieving complicated edges, carried out.

Zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen, die aus verschiednen Materialien bestehen, einschließlich aus Metallen, ihren Legierungen usw. setzt man die polykapillare Struktur aus Gläsern mit verschiedener chemischer Zusammensetzung zusammen, welche nach dem Ziehen und Füllen mut verschiedenem Material (z. B. Metall) vollständig zur Freilegung der notwendigen Struktur oder des Elementes abgeätzt werden.For the production of three-dimensional structures made of different materials consist of metals, their alloys, etc. polycapillary structure made of glasses with different chemical composition which after pulling and filling with different material (e.g. Metal) completely to expose the necessary structure or element be etched away.

Eine der Varianten des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Herstellung von planaren polykapillaren Strukturen oder Elementen, wofür eine Charge sowohl aus Ebenen als auch aus zylindrischen Strukturen durch Einführen in die Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnittes und anschließendes Verschließen der Röhrchen mit den in sie eingeschlossenen Polykapillarstrukturen realisiert wird.One of the variants of the proposed method is the production of planar ones polycapillary structures or elements for which a batch of both levels and also from cylindrical structures by introducing them into the formation zone of the onion-shaped section and then closing the tubes with the polycapillary structures enclosed in it is realized.

Eine weitere Variante besteht darin, dass zur Herstellung eines faseroptischen Elementes mit der notwendigen festen Form der Ziehprozess mittels Führung des zu erhaltenden Glasröhrchens (Kapillare, Polykapillare usw.) durch Leitrollen realisiert wird, die die notwendige Form gewährleisten. Another variant is that of producing a fiber optic Element with the necessary solid shape of the drawing process by guiding the preserving glass tube (capillary, polycapillary, etc.) realized by guide rollers will ensure the necessary shape.  

Es wird die Herstellung einer Polykapillarstruktur (Produkt) vorgeschlagen, die aus einer Vielzahl von Schichten mit geordneten Kanälen und aus faseroptischen Elementen, die mit Hilfe verschiedener Methoden zusammengebaut wurden, bestehen.It is proposed to manufacture a polycapillary structure (product) from a variety of layers with ordered channels and fiber optic Elements that have been assembled using different methods, consist.

Eines der Verfahren zur Herstellung einer Polykapillarstruktur besteht darin, dass auf der Oberfläche jeder Schicht Rillen aufgebracht werden, in die die Kapillare oder die Polykapillare fest eingelegt werden, wonach die Schichten aufeinander gelegt und befestigt werden.One of the methods of making a polycapillary structure is that on grooves are applied to the surface of each layer into which the capillary or the Polycapillary are firmly inserted, after which the layers are placed on top of each other be attached.

Ein anderes Verfahren besteht darin, dass die Rillen mit Hilfe mechanischer Profilierung oder mit Methoden der Planartechnologie, wie z. B. Bestrahlungsmethoden, Lithographiemethoden usw. mit anschließendem Ätzen erzeugt werden.Another method is to use mechanical grooves Profiling or using methods of planar technology, such as. B. Irradiation methods, lithography methods, etc. with subsequent etching be generated.

Eine andere Variante besteht darin, dass der Raum zwischen den Rillen als Kanal zum Strahlungstransport verwendet wird, wobei die Rillen auf der inneren Oberfläche jeder Schicht erzeugt werden.Another variant is that the space between the grooves as a channel used for radiation transport, the grooves on the inner surface every layer.

Die folgende Variante besteht darin, dass die Kapillaren oder Polykapillaren in ein System von Hohlkanälen eingeführt werden, in dem die Dicke der Trennwände zwischen den Kanälen konstant sein kann oder sich über den Querschnitt des optischen Systems ändert. Das freie Ende der Kapillaren oder Polykapillaren wird gleichmäßig von allen Seiten zusammengedrückt und befestigt, wobei die Form der Kapillaren oder Polykapillaren verschieden sein kann - zylindrisch, hexagonal, kegelförmig, quadratisch oder entsprechend ähnlich.The following variant is that the capillaries or polycapillaries in one System of hollow channels are introduced, in which the thickness of the partitions between the channels can be constant or over the cross section of the optical system changes. The free end of the capillaries or polycapillaries will evenly compressed and fastened from all sides, the shape of the Capillaries or polycapillaries can be different - cylindrical, hexagonal, conical, square or similar.

Dieser Variante kommt die folgende Ausführung nahe, bei der das freie Ende der Kapillaren oder Polykapillaren durch ein zweites System von Hohlkanälen mit Zwischenwänden geführt wird, das eine kegelförmige Struktur hat, so dass die Kapillar- bzw. Polykapillarenden auf einen Brennpunkt orientiert sind.This variant comes close to the following version, in which the free end of the Capillaries or polycapillaries with a second system of hollow channels Partition walls is guided, which has a conical structure, so that the Capillary or polycapillary ends are oriented to a focal point.

Eine andere Variante besteht darin, dass anstelle einer Kapillare oder Polykapillare eine Miniaturlinse verwendet wird, zum Beispiel eine Polykapillare, die so gezogen wurde, dass sich der Querschnitt der Transportkanäle in ihr entlang ihrer Längsachse ändert und ein Ende auf einen Brennpunkt orientiert ist.Another variant is that instead of a capillary or polycapillary a miniature lens is used, for example a polycapillary, which is drawn in this way  was that the cross section of the transport channels in it along its longitudinal axis changes and one end is focused on one focus.

Die folgende Variante besteht darin, dass über jede Kapillare, Polykapillare und Miniaturlinse eine gewisse feste Hülle gezogen wird, deren Dicke konstant sein oder auch über den Querschnitt des optischen Systems variieren kann. Das freie Ende der Kapillaren. Polykapillaren oder Miniaturlinsen wird gleichmäßig zusammengedrückt oder durch ein System von kegelartigen Kanälen geführt, die auf einen Brennpunkt orientiert sind. Dieser Variante kommt das folgende Verfahren nahe, bei dem als feste Hülle eine Hohlkapillare verwendet oder die Trennschicht zwischen den Kapillaren, Polykapillaren oder Miniaturlinsen durch Aufdampfen (Aufsputtern) erzeugt wird.The following variant is that over each capillary, polycapillary and Miniature lens is pulled a certain firm shell, the thickness of which can be constant or can also vary across the cross section of the optical system. The free end of the Capillaries. Polycapillaries or miniature lenses are pressed together evenly or guided by a system of cone-like channels that point to a focal point are oriented. The following procedure comes close to this variant, in which as solid envelope uses a hollow capillary or the separating layer between the Capillaries, polycapillaries or miniature lenses by vapor deposition (sputtering) is produced.

Eine andere Variante besteht darin, dass die Form der ersten Schicht des Systems durch Aufdampfen (Aufsputtern) eines entsprechenden Profils auf einen Draht erzeugt wird. Auf das erhaltene Profil werden mechanisch optische Elemente (Kapillaren, Polykapillaren usw.) aufgebracht oder aufgeklebt, in die Zwischenräume zwischen den optischen Elementen wird Material gegossen und danach wird auf die gleiche Weise das Profil der zweiten und folgenden Schichten erzeugt.Another variant is that the shape of the first layer of the system by vapor deposition (sputtering) of a corresponding profile onto a wire is produced. Mechanically optical elements are placed on the profile obtained (Capillaries, polycapillaries, etc.) applied or glued into the spaces material is poured between the optical elements and then the creates the profile of the second and subsequent layers in the same way.

Dieser Variante kommt das folgende Verfahren nahe, bei dem das Profil der Schichten durch Umwickeln der vorherigen Schicht mit einer flachen Folie oder einem Material mit einer Profildicke erzeugt wird.The following procedure comes close to this variant, in which the profile of the Layers by wrapping the previous layer with a flat film or a material with a profile thickness is generated.

Das optische System kann auch aus ebenen Flächen zusammengesetzt werden, wobei auf jede ebene Fläche Rillen aufgetragen werden, in die die optischen Elemente, die in dieser Ebene fokussiert sind, eingebettet werden. Danach werden alle diese Oberflächen zusammengelegt, wobei zwischen die Oberflächen Trennwände der erforderlichen Dicke und Länge so eingefügt werden, dass alle optischen Elemente auf den Brennpunkt des optischen Systems orientiert sind.The optical system can also be composed of flat surfaces, grooves are applied to each flat surface, into which the optical Elements that are focused in this level are embedded. After that all of these surfaces merged, being between the surfaces Partitions of the required thickness and length can be inserted so that all optical elements are oriented to the focal point of the optical system.

Bei diesem Verfahren werden die optischen Elemente auf ebene Oberflächen geklebt, wonach das optische System aus diesen Oberflächen unter Verwendung von Trennwänden der erforderlichen Dicke und Länge zusammengesetzt wird. In this process, the optical elements are placed on flat surfaces glued, after which using the optical system from these surfaces is composed of partitions of the required thickness and length.  

Gemäß der Vorrichtung nach Anspruch 6 wird zur gezielten Ablenkung verschiedener Strahlung die eine Strahlungsquelle und ein optisches System enthält vorgeschlagen, dass eine Vielzahl kegelförmiger, fassförmiger, kugelförmiger u. dgl. Schichten in Form von ähnlichen oder adäquaten Flächen zweiter Ordnung enthält und in jeder Schicht Kanäle für den Strahlungstransport angeordnet sind, wobei sich die Durchmesser der Kanäle entlang ihrer Achse und entsprechend auch ihre Krümmungsradien in bezug auf die Symmetrieachse in Längsrichtung der Vorrichtung über ihren Querschnitt ändern und die Strahlungsquelle sich außerhalb bzw. innerhalb des optischen Systems befindet. In jeder Schicht sind Kanäle für den Strahlungstransport angeordnet, wobei sich die Kanaldurchmesser in Längsrichtung ändern. Entsprechend ändert sich auch der Krümmungsradius in bezug auf die Längssymmetrieachse der Vorrichtung und die Strahlungsquelle, d. h. sich außerhalb oder innerhalb des optischen Systems befindet.According to the device of claim 6 is used for targeted distraction different radiation which contains a radiation source and an optical system proposed that a plurality of conical, barrel-shaped, spherical and. like. Contains layers in the form of similar or adequate second-order surfaces and channels for the radiation transport are arranged in each layer, whereby the diameter of the channels along their axis and accordingly theirs Radii of curvature with respect to the axis of symmetry in the longitudinal direction of the Change device over its cross section and the radiation source itself outside or located within the optical system. In each layer there are channels for the Radiation transport arranged, the channel diameter in the longitudinal direction to change. The radius of curvature changes accordingly with respect to the Longitudinal axis of symmetry of the device and the radiation source, d. H. yourself outside or located within the optical system.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be illustrated below with reference to part of the figures Embodiments are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Fig. 1

Die Darstellung des Prozesses nach dem vorgeschlagenen Verfahren mittels einer speziellen Vorrichtung mit folgenden Bezugszeichen: 1 Glasröhrchenbündel
2 Glasrohr
3 Zuführungsbauteil
4 Ofen
5 Zylinderteil
6 Faseroptisches Erzeugnis
7 Abführungsbauteil
The representation of the process according to the proposed method by means of a special device with the following reference numbers: 1 glass tube bundle
2 glass tube
3 feed component
4 oven
5 cylinder part
6 fiber optic product
7 exhaust component

Fig. 2 Fig. 2

Die Darstellung des Herstellungsprozesses von glasfaseroptischen Elementen mit verschiedenen Oberflächenbedeckungen mit folgenden Bezugszeichen: 1 Lösung
2 Dosierer
3 Verdampfer
4 Dämpfe
5 Ofen
6 Abschaltungselement
7 deformierter Bereich
8 Abscheidungselement
The representation of the manufacturing process of glass fiber optic elements with different surface coverings with the following reference numerals: 1 solution
2 dispensers
3 evaporators
4 vapors
5 oven
6 shutdown element
7 deformed area
8 separation element

Fig. 3 Fig. 3

Die Darstellung des Herstellungsprozesses von dreidimensionalen Strukturen unter Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens mit folgenden Bezugszeichen: 1 Zusammenbau
2 Zuführungsbauteil
3 Ofen
4 glasfaseroptisches Element
5 Abführungsbauteil
6 Schnitt durch das glasfaseroptische Element
7 Trägerschicht
8 Unterlage
9 Entfernung der Glasart Nr. 2 aus der Probe
10 Auffüllung des Elements mit Metall
11 Entfernung der Glasart Nr. 1
12 Entfernung der Trägerschicht
The representation of the manufacturing process of three-dimensional structures using the proposed method with the following reference numerals: 1 assembly
2 feed component
3 oven
4 fiber optic element
5 exhaust component
6 Section through the glass fiber optic element
7 backing layer
8 pad
9 Removal of glass type No. 2 from the sample
10 Filling the element with metal
11 Removal of glass type No. 1
12 Removal of the carrier layer

Fig. 4 Fig. 4

Die Darstellung des Herstellungsprozesses eines glasfaseroptischen Elementes vorgegebener Form mit folgenden Bezugszeichen: 1 Glasröhrchenbündel
2 Zuführungsbauteil
3 Ofen
4 Vorrichtung zur intensiven Erwärmung
5 Abführungsbauteil
6 Formierungsbauteil
7 zusammengebautes Erzeugnis
The representation of the manufacturing process of a glass fiber optic element of a given shape with the following reference numerals: 1 bundle of glass tubes
2 feed component
3 oven
4 Device for intensive heating
5 exhaust component
6 formation component
7 assembled product

Fig. 5 Fig. 5

Die Darstellung des Herstellungsprozesses von Planarstrukturen mit folgenden Bezugszeichen: 1 Glasröhrchenbündel
2 Glasröhre
3 Zuführungsteil
4 Ofen
5 Formierungsbauteil
6 Abführungsbauteil
The representation of the manufacturing process of planar structures with the following reference symbols: 1 glass tube bundle
2 glass tubes
3 feed part
4 oven
5 formation component
6 drainage component

Fig. 6 Fig. 6

Eine Illustration einer Schicht des optischen Systems mit den auf die Schicht aufgetragenen Rillen.An illustration of a layer of the optical system with the one on top of the layer applied grooves.

Fig. 7 Fig. 7

Eine Illustration eines optischen Systems mit ineinandergelegten Schichten.An illustration of an optical system with interleaved layers.

Fig. 8 Fig. 8

Einen Längsschnitt eines optischen Systems, dessen Enden auf die Strahlungsquelle orientiert sind.A longitudinal section of an optical system, the ends of which face the radiation source are oriented.

Fig. 9 Fig. 9

Eine Illustration der Herstellung eines optischen Systems, in dem das eine Ende der optischen Elemente in einem System aus hohlen Kanälen mit Zwischenwänden befestigt wird, und das andere freie Ende gleichmäßig von allen Seiten zusammengedrückt wird.An illustration of the manufacture of an optical system in which one end of the optical elements in a system of hollow channels with partitions is attached, and the other free end evenly from all sides is squeezed.

Fig. 10 Fig. 10

Das optische System als Vollinse.The optical system as a full lens.

Fig. 11 Fig. 11

Das optische System als Miniaturlinse. The optical system as a miniature lens.  

Fig. 12 Fig. 12

Eine Illustration einer ebenen Schicht eines optischen Systems mit aufgetragenen Rillen, die in dieser Ebene fokussiert sind.An illustration of a flat layer of an optical system with applied Grooves that are focused in this plane.

Fig. 13a Fig. 13a

Einen Querschnitt durch das optische System, das aus geometrisch richtig angeordneten rechtwinkligen Kapillaren besteht.A cross section through the optical system that is geometrically correct arranged right-angled capillaries.

Fig. 13b Fig. 13b

Das Element einer Polykapillarstruktur, das streng die Struktur der großen Kapillaren wiederholt und das in gleicher Weise orientiert ist, wie die Blöcke aus den großen Kapillaren.The element of a polycapillary structure that is strictly the structure of the large capillaries repeated and oriented in the same way as the blocks from the big ones Capillaries.

Fig. 14 Fig. 14

Die schematische Darstellung der Kontaktröntgenlithographie mit folgenden Bezugszeichen: 1 Quelle
2 Halblinse
3 Maske
4 Resist
The schematic representation of the contact X-ray lithography with the following reference numerals: 1 source
2 half lenses
3 mask
4 resist

Fig. 15 Fig. 15

Die schematische Darstellung der Projektionslithographie (Tiefenröntgenlithographie) mit folgenden Bezugszeichen: 1 Maske
2 Halblinse
3 Resist
The schematic representation of the projection lithography (deep X-ray lithography) with the following reference numerals: 1 mask
2 half lenses
3 resist

Fig. 16 Fig. 16

Ein Mikroskop mit Punktquelle mit folgenden Bezugszeichen: 1 Objekt
2 kegelförmige Halblinse
3 Detektor
A microscope with point source with the following reference numerals: 1 object
2 conical half-lenses
3 detector

Fig. 17 Fig. 17

Ein Mikroskop für einen Parallelstrahl mit folgenden Bezugszeichen: 1 Objekt
2 verbreiternde Halblinse
3 Detektor
A microscope for a parallel beam with the following reference numerals: 1 object
2 widening half lenses
3 detector

Fig. 18 Fig. 18

Die schematische Darstellung des Diffraktometers mit folgenden Bezugszeichen: 2 Halblinse
3 Kristallmonochromator
4 Detektor
The schematic representation of the diffractometer with the following reference numerals: 2 half lens
3 crystal monochromator
4 detector

Fig. 19 Fig. 19

Die Illustration der Fluoreszenzanalyse der Elemente mit folgenden Bezugszeichen: 1 Quelle
2 Probe
3 Halblinse
4 Detektor
Illustration of the fluorescence analysis of the elements with the following reference numerals: 1 source
2 sample
3 half lenses
4 detector

Fig. 20 Fig. 20

Eine schematische Darstellung der Elementanalyse mit folgenden Bezugszeichen: 1 Quelle
2 Probe
3 Halblinse
4 Kristallmonochromator
5 Detektor
A schematic representation of the element analysis with the following reference numerals: 1 source
2 sample
3 half lenses
4 crystal monochromator
5 detector

Fig. 21 Fig. 21

Eine schematische Darstellung der dreidimensionalen Elementanalyse mit Hilfe von zwei gekreuzten Linsen mit folgenden Bezugszeichen: 1 Quelle
2, 4 Linsen
3 Probe
5 Detektor
A schematic representation of the three-dimensional element analysis using two crossed lenses with the following reference numerals: 1 source
2, 4 lenses
3 sample
5 detector

Fig. 22 Fig. 22

Eine schematische Darstellung der Elementanalyse mit Hilfe polarisierter Strahlung mit folgenden Bezugszeichen: 1 Quelle
2 Halblinse
3 Target
4 Probe
5 Detektor
A schematic representation of element analysis using polarized radiation with the following reference numerals: 1 source
2 half lenses
3 target
4 sample
5 detector

Nachfolgend werden Vorzugsvarianten der Realisierung der Erfindung beschrieben:
Die Aufgabe wird auch durch dein Verfahren zur Herstellung mono- bzw. polykapillarer Elemente und Systeme durch Erwärmung eines Bündels von Glasröhrchen, bei welchem ein Ende in einem Ofen erwärmt und geformt wird, wobei ein Ende des Glasröhrchenbündels hermetisch abgedichtet, unter Unterdruckeinfluss einer Schrumpfung und dann einem Ziehvorgang unter mindestens einer Auf- und Abbewegung durchgeführt wird,
wobei bei jeder Auf- und Abbewegung die Schrumpfung nicht mehr als 10 bis 15% der Gesamtquerschnittsfläche des Glasröhrchenbündels bezogen auf eine vorangegangene Auf- bzw. Abbewegung beträgt, der Unterdruck im Temperaturintervall Th - Tk 7,85 × 104 bis 9,81 103 Pa gehalten,
und die Temperatur auf der Oberfläche des Glases beim Austreten aus dem Ofen 2 T nicht übersteigt, wobei
Th die Temperatur des Beginns der Glaserweichung (beispielsweise 500-600°C) und
Tk die Temperatur des Glasfließpunktes (beispielsweise 600-800°C) und
T die Hitzebeständigkeit des Glases (beispielsweise 50-200°C) sind.
Preferred variants of implementing the invention are described below:
The task is also accomplished by your method of manufacturing mono- or polycapillary elements and systems by heating a bundle of glass tubes, in which one end is heated and shaped in an oven, one end of the glass tube bundle being hermetically sealed, under vacuum, shrinkage and then a pulling process is carried out with at least one up and down movement,
with each up and down movement the shrinkage is not more than 10 to 15% of the total cross-sectional area of the bundle of glass tubes based on a previous up and down movement, the negative pressure in the temperature interval T h - T k 7.85 × 10 4 to 9.81 10 3 Pa held,
and the temperature on the surface of the glass when it leaves the oven does not exceed 2 T, wherein
T h the temperature of the beginning of the glass softening (for example 500-600 ° C) and
T k the temperature of the glass pour point (for example 600-800 ° C) and
T are the heat resistance of the glass (e.g. 50-200 ° C).

Die wesentlichen Kennzeichen der vorgeschlagenen technischen Lösung sind:
The main features of the proposed technical solution are:

  • 1. Anwendung eines vorformierten zylindrischen oder polygonalen Teils durch hermetische Abdichtung eines Endes des Glasröhrchenbündels mit anschließender Verjüngung unter Erzeugung eines Unterdruckes beim Herstellungsverfahren eines polykapillaren festen faseroptischen Produktes zum Transport und zur gezielten Ablenkung von Röntgen- und anderen Strahlungen oder Strahlungsarten.1. Apply a preformed cylindrical or polygonal part hermetically sealing one end of the glass tube bundle with subsequent rejuvenation with generation of a negative pressure in the Manufacturing process of a polycapillary solid fiber optic product for transport and for the targeted distraction of X-rays and others Radiations or types of radiation.
  • 2. Auf- und Abbewegung der erhitzten Glasmasse in der Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnittes in Abhängigkeit der Bildung des oberen und unteren Teils des polykapillaren festen Produktes entsprechend der vorgegebenen Form der Umrissfläche.2. Up and down movement of the heated glass mass in the education zone of the onion-shaped section depending on the formation of the upper and lower part of the polycapillary solid product according to the given shape of the outline area.
  • 3. Die Schrumpfung soll nicht mehr als 10 bis 15% der Gesamtfläche des Querschnittes des Glasröhrchenbündels vor der Bildung des zylindrischen bzw. polygonalen Teils betragen.3. The shrinkage should not exceed 10 to 15% of the total area of the Cross-section of the glass tube bundle before the formation of the cylindrical or polygonal part.
  • 4. Der Unterdruck soll im Temperaturintervall Th - Tk 0,8 - 0,1 kg/cm2 betragen.4. The vacuum should be 0.8-0.1 kg / cm 2 in the temperature interval T h - T k .
  • 5. Die Temperatur auf der Glasoberfläche beim Austritt aus dem Ofen soll 2 T nicht übersteigen.5. The temperature on the glass surface when leaving the oven should be 2 T do not exceed.
  • 6. Der Herstellungsprozess des polykapillaren festen faseroptischen Produktes ist kontinuierlich und verläuft in einer Etappe.6. The manufacturing process of the polycapillary solid fiber optic product is continuous and runs in one stage.

Das technische Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert:
In Fig. 1 ist das Schema der Apparatur zur Herstellung polykapillarer fester faseroptischer Produkte dargestellt.
The technical nature of the proposed method is explained below using the figures:
In Fig. 1 the scheme of the apparatus for the production of polycapillary solid fiber optic products is shown.

Der Herstellungsprozess von festen faseroptischen Produkten wird wie folgt realisiert:
Ein Glasröhrchenbündel 1 wird in ein Glasrohr 2 gesteckt, das an einem Ende an einer Zuführungsvorrichtung 3 befestigt ist. Das andere Ende des Glasrohres 2 mit dem Glasröhrchenbündel 1 im Inneren (im weiteren Bauteil genannt) wird in das Temperaturfeld eines Ofens 4 eingeführt. Wenn das Bauteil 1, 2 im Ofen 4 bis auf die Temperatur der Glaserweichung erwärmt ist, wird die Zuführung 3 eingeschaltet und gleichzeitig das Innere des Bauteils evakuiert. Bei der Bewegung nach unten wird auf diese Weise der Zylinderteil 5 gebildet, der bei seiner Abwärtsbewegung von einem Abführungsbauteil 7, einer Ziehleitereinrichtung, erfasst und mit veränderbarer Geschwindigkeit bewegt wird, die die Bildung eines festen glasfaseroptischen Erzeugnisses 6 gewährleisten. Während des Ziehvorganges wird in Abhängigkeit von der Bildung des oberen oder unteren Teiles des faseroptischen Produktes die Bewegungsrichtung der Glasmasse gewählt.
The manufacturing process of solid fiber optic products is realized as follows:
A bundle of glass tubes 1 is inserted into a glass tube 2 which is attached at one end to a feed device 3 . The other end of the glass tube 2 with the glass tube bundle 1 inside (hereinafter referred to as the component) is inserted into the temperature field of an oven 4 . When the component 1 , 2 is heated to the temperature of the glass softening in the furnace 4 , the feed 3 is switched on and at the same time the interior of the component is evacuated. During the downward movement, the cylinder part 5 is formed in this way, which, when it moves downward, is gripped by a discharge component 7 , a pulling conductor device, and is moved at variable speed, which ensure the formation of a solid glass-fiber-optical product 6 . During the drawing process, the direction of movement of the glass mass is selected depending on the formation of the upper or lower part of the fiber-optic product.

Die Bewegungsrichtung der Glasmasse wird durch die Bildung des oberen oder des unteren Teiles des Elementes bestimmt, die durch den gegenseitigen Einfluss des Gewichts und der Oberflächenspannung erfolgt, was es erlaubt, die Glasmasse bei der Formierung des Elementes unter Erzeugung eines entlang der Symmetrielängsachse veränderlichen Querschnittes eines faseroptischen Produktes im Gleichgewicht zu halten.The direction of movement of the glass mass is determined by the formation of the upper or the lower part of the element determined by the mutual influence of the Weight and surface tension takes place, which allows the glass mass to be added the formation of the element to produce a along the Longitudinal axis of symmetry of variable cross-section of a fiber optic product to keep in balance.

Das vorgeschlagene Verfahren beruht auf den natürlichen physikalischen Eigenschaften von Glas (Zähigkeit, Oberflächenspannung, Gewicht), was die Erzielung einer hohen Reproduzierbarkeit von festen faseroptischen Produkten erlaubt.The proposed method is based on the natural physical Properties of glass (toughness, surface tension, weight) what the Achieving high reproducibility of solid fiber optic products allowed.

Das Vorhandensein eines sich kontinuierlich bildenden zylindrischen oder polygonalen Teiles erlaubt eine praktisch unbegrenzte Verringerung des Durchmessers im polykapillaren festen Produkt, eine Erhöhung der Produktivität und die Erzeugung von Strukturen ohne Zwischenräume zwischen den Kanälen unter kontinuierlicher Herstellung faseroptischer Produkte.The presence of a continuously forming cylindrical or polygonal part allows a practically unlimited reduction in Diameter in the solid polycapillary product, an increase in productivity and the creation of structures with no gaps between the channels below continuous production of fiber optic products.

Die Erreichung der gestellten Aufgabe und auch der Erfolg des gesamten Ziehvorganges hängt von der Verjüngung bei der Bildung des zylindrischen Teiles ab. Wenn die Verjüngung zu stark ist, schließen sich die Polykapillaren oder die Glasröhrchen im Bauteil und es kommt zu einem Aufblasen des Bauteils, was zu seiner Zerstörung im Ofen führt. Wenn die Verjüngung zu gering ist, dann bleiben Zwischenräume zwischen den Kanälen bestehen, wodurch das Produkt ungeeignet für die vorgesehene Nutzung und seine weitere Verarbeitung (Schneiden oder ähnliches) wird.The achievement of the task set and also the success of the whole Drawing process depends on the taper when forming the cylindrical part from. If the taper is too strong, the polycapillaries or the Glass tube in the component and there is an inflation of the component, which is too its destruction in the oven. If the taper is too small, then stay Gaps exist between the channels, making the product unsuitable  for the intended use and its further processing (cutting or similar).

Ausgehend von den bezüglich der Verjüngung getroffenen Aussagen ist der Schluss erlaubt, dass das Verlassen der angegebnen Intervalle für die Parameter in jedem Fall entweder zu Verringerung der Qualität oder zur Zerstörung beim Herstellungsprozess führt. Zur Herstellung der Produkte nach dem vorgeschlagenen Verfahren kann man Glasröhrchen für die Hülle des Bauteils mit einem Durchmesser zwischen 10 mm und 200 mm einsetzen. Der minimale Durchmesser der Glasröhrchen, die in die Hülle eingeführt werden, wird durch die Stabilität der Konstruktion und die Anforderungen an das herzustellende System bestimmt. Es wird folgendes konkretes Beispiel betrachtet. In eine Glasröhre aus der Glasart L 80 oder NS-1 mit einem Durchmesser von 30 mm werden Polykapillarröhrchen mit einem Außendurchmesser von 1 mm und einem Durchmesser der Öffnungen von 0,05 mm eingebaut. Eines der Enden des erhaltenen Bauteils wird mit einem Kompound hermetisch abgedichtet und an der Zuführung der Ziehapparatur befestigt, wobei das andere Ende dem Ofen zugeführt wird. Nach Erwärmung des unteren Endes des Bauteils und der Bildung des zylindrischen Teils wird es von der Ziehvorrichtung erfasst und des wird ein faseroptisches Produkt mit einer parabolischen Umrissfläche hergestellt.The conclusion is based on the statements made regarding the rejuvenation allows leaving the specified intervals for the parameters in each Case either to reduce the quality or to destroy the Manufacturing process leads. To manufacture the products according to the proposed You can use glass tubes for the shell of the component with a diameter use between 10 mm and 200 mm. The minimum diameter of the Glass tubes, which are inserted into the envelope, are characterized by the stability of the Design and the requirements for the system to be manufactured determined. It the following concrete example is considered. In a glass tube made of glass type L 80 or NS-1 with a diameter of 30 mm are polycapillary tubes with an outer diameter of 1 mm and a diameter of the openings of 0.05 mm installed. One of the ends of the component obtained is marked with a Compound hermetically sealed and at the feed of the drawing equipment attached, the other end being fed to the furnace. After heating the lower end of the component and the formation of the cylindrical part it is from the Pulling device detected and the fiber optic product with a parabolic contour surface.

Die erhaltnen stabilen faseroptischen Elemente haben Öffnungsdurchmesser zwischen 0,025 und 0,030 mm auf der Eingangsseite und zwischen 0,010 und 0,015 mm auf der Ausgangsseite und erlauben den Transport von Röntgenstrahlung einer Energie von 30 keV mit einem Transmissionskoeffizienten von etwa 50%. Der Brennabstand beträgt F = 10 cm.The stable fiber-optic elements obtained have an opening diameter between 0.025 and 0.030 mm on the input side and between 0.010 and 0.015 mm on the output side and allow the transport of x-rays one Energy of 30 keV with a transmission coefficient of approximately 50%. The Focal distance is F = 10 cm.

Zur Lösung einer Reihe von Aufgaben zum Strahlungstransport ist es vorteilhaft, die Innenwände der Kapillaren oder Polykapillaren mit 1 bis 2 Schichten aus verschiedenen chemischen Elementen zu beschichten oder auf diesen Wänden Mehrschichtstrukturen zu erzeugen, wobei auch eine Beschichtung der Kapillaren von außen durchgeführt werden kann. Letzterer Prozess wird mittels Zuführung eines Monokapillarröhrchens oder eines Stabes oder einer Stange, die aus einer Vielzahl von Kapillaren bestehen, in die Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnitts mit einer Geschwindigkeit, die der für den Ziehvorgang des Glasröhrchens vorgegebenen Geschwindigkeit entspricht, bei gleichzeitiger Erzeugung von Unterdruck oder der Erzeugung einer Edelgasatmosphäre, durchgeführt. Dabei lagern sich auf der inneren Oberfläche des polykapillaren Produktes (oder Elementes) eine oder mehrere Schichten aus gleichen oder mehreren Elementen ab. Wenn mehrere Schichten aufgetragen werden, so erfolgt die Ablagerung nur bei der Bildung des zylindrischen bzw. polygonalen Teiles. Dieser Prozess ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Mit Hilfe dieses Prozesses kann man beispielsweise Dosiergeräte, Mikroskopspritzen für die Chromatographie, Ampullen für Kernmagnetresonanzgeräte und Vielkanalplatinen herstellen. Die vorgeschlagene Technologie eröffnet die Möglichkeit eine große Typenvielfalt von Filtern zur Trennung von Gasen und Flüssigkeiten zu erzeugen. Diese Filter weisen folgende Vorteile auf:
To solve a number of radiation transport tasks, it is advantageous to coat the inner walls of the capillaries or polycapillaries with 1 to 2 layers of different chemical elements or to produce multilayer structures on these walls, it also being possible to coat the capillaries from the outside. The latter process is carried out by feeding a monocapillary tube or a rod or a rod, which consists of a plurality of capillaries, into the formation zone of the onion-shaped section at a speed which corresponds to the speed specified for the drawing process of the glass tube, with the simultaneous generation of negative pressure or Generation of an inert gas atmosphere. One or more layers of the same or more elements are deposited on the inner surface of the polycapillary product (or element). If several layers are applied, the deposit only occurs when the cylindrical or polygonal part is formed. This process is shown schematically in FIG. 2. This process can be used, for example, to produce dosing devices, microscope syringes for chromatography, ampoules for nuclear magnetic resonance devices and multi-channel circuit boards. The proposed technology opens up the possibility of producing a wide variety of filters for the separation of gases and liquids. These filters have the following advantages:

  • - der Durchmesser der Poren kann den Submikrometerbereich erreichen,The diameter of the pores can reach the submicrometer range,
  • - die Anordnung der Poren weist eine geometrisch ausgeglichene und symmetrische Struktur auf,- The arrangement of the pores has a geometrically balanced and symmetrical structure,
  • - die Transparenz kann reguliert werden und hoch sein,- the transparency can be regulated and be high,
  • - das Verhältnis von Porendurchmesser zur Kanallänge kann 106 erreichen.- The ratio of pore diameter to channel length can reach 10 6 .

Zur Herstellung von Filtern wird nur die Vorformung des zylindrischen Teiles durch die hermetische Abdichtung eines Endes des Glasröhrchenbündels und die anschließende Schrumpfung unter Unterdruck (Evakuierung) realisiert. Die Bewegung des zwiebelförmigen Abschnittes erfolgt ohne Formierung einer komplizierten Umrissstruktur.To manufacture filters, only the preforming of the cylindrical part is carried out the hermetic sealing of one end of the glass tube bundle and the subsequent shrinkage under vacuum (evacuation) realized. The Movement of the onion-shaped section takes place without formation of a complicated outline structure.

Dreidimensionale Strukturen werden gegenwärtig im Mikrometerbereich mit Hilfe der LIGA-Technologie hergestellt. Bei dieser Technologie ist die Verwendung eines superparallelen Synchrotronstrahles zur Erzeugung eines geraden langen Kanals im Resist erforderlich, das durch eine Maske bestrahlt wird. Mit Hilfe dieser Technologie wird eine Vielzahl von dreidimensionalen Strukturen hergestellt, die ihre Anwendung in der Mikroelektronik, der Medizin, der Wissenschaft usw. finden (verschiedene Sensoren, Mikromotoren, Elemente der Mikrooptik, Filter und ähnliches). Es wurde ein Aspekt (Verhältnis des Kanaldurchmessers zu dessen Länge) von etwa 103 erreicht. Die Verwendung von Synchrotronstrahlung verteuert diese Technologie außerordentlich, wobei es außerdem schwierig ist, das Aspektverhältnis zu erhöhen. Three-dimensional structures are currently manufactured in the micrometer range using LIGA technology. This technology requires the use of a super-parallel synchrotron beam to create a straight long channel in the resist that is irradiated through a mask. With the help of this technology, a multitude of three-dimensional structures are produced which are used in microelectronics, medicine, science etc. (various sensors, micromotors, elements of micro-optics, filters and the like). An aspect (ratio of the channel diameter to its length) of approximately 10 3 was achieved. The use of synchrotron radiation makes this technology extremely expensive, and it is also difficult to increase the aspect ratio.

Die Erfindung erlaubt es praktisch alle Probleme zu lösen, die durch die LIGA- Technologie nicht lösbar sind, wobei die Technologie bedeutend kostengünstiger ist und Aspektverhältnisse von etwa 106 erreichbar sind. Die LIGA-Technologie erlaubt gegenwärtig nur die Herstellung von geraden Kanälen, wobei die erfindungsgemäße Technologie auch die Möglichkeit bietet, Kanäle mit veränderter Form herzustellen, was die Anzahl möglicher Anwendungen deutlich anwachsen lässt.The invention allows practically all problems to be solved which cannot be solved by LIGA technology, the technology being significantly less expensive and aspect ratios of approximately 10 6 being achievable. The LIGA technology currently only allows the production of straight ducts, the technology according to the invention also offering the possibility of producing ducts with a modified shape, which significantly increases the number of possible applications.

Zur Durchführung des Verfahrens werden Polykapillarstrukturen aus Gläsern mit verschiedener chemischer Zusammensetzung zusammengebaut, die aber gleiche lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Nach dem Ziehvorgang werden die Glasstrukturen mit einem Metall gefüllt und dann geätzt, um die erforderliche Struktur bzw. das erforderliche Element freizusetzen. Ein Herstellungsprozess einer dreidimensionalen Mikrostruktur ist in Fig. 3 gezeigt. Die erforderliche Form der Struktur wird aus zwei Gläsern mit verschiedenen Eigenschaften gewonnen, wonach der Ziehvorgang zu Erzielung der erforderlichen geometrischen Parameter durchgeführt und die erhaltene Struktur in eine Vielzahl gleicher Schichten geschnitten wird. Danach erfolgt das Ätzen der ersten Glasart. Die erhaltene Struktur wird mit einem erforderlichen Metall gefüllt (zum Beispiel mittels galvanischer oder anderer Methoden). Danach wird die zweite Glasart in einem Medium geätzt, das sich von dem Medium für den Ätzvorgang der ersten Glasart unterscheidet. Dadurch erhält man eine dreidimensionale Struktur mit einem erforderlichen Aspektverhältnis Fig. 3.To carry out the method, polycapillary structures are assembled from glasses with different chemical compositions, but which have the same linear coefficients of thermal expansion. After the drawing process, the glass structures are filled with a metal and then etched to release the required structure or element. A manufacturing process of a three-dimensional microstructure is shown in FIG. 3. The required shape of the structure is obtained from two glasses with different properties, after which the drawing process is carried out to achieve the required geometric parameters and the structure obtained is cut into a plurality of identical layers. The first type of glass is then etched. The structure obtained is filled with a required metal (for example by means of galvanic or other methods). The second type of glass is then etched in a medium that differs from the medium for the etching process of the first type of glass. This gives a three-dimensional structure with a required aspect ratio, FIG. 3.

Ein polykapillares faseroptisches Produkt (z. B. eine Röntgen- oder Neutronenlinse) kann aus einem oder mehreren Elementen zusammengesetzt werden, z. B. aus Polykapillaren, Kapillaren und anderen Strukturen. Dabei ist es in einer Reihe von Fällen vorteilhaft, diesen Elementen von Anfang an die erforderliche stabile Struktur zu geben, wie z. B. einen notwendigen Krümmungsradius, die notwendige Länge, usw. Beispielsweise besteht eine Linse aus vielen Schichten, in die jeweils Kapillaren oder Polykapillaren mit dem erforderlichen Krümmungsradius und der erforderlichen Länge eingebettet werden.A polycapillary fiber optic product (e.g. an X-ray or neutron lens) can be composed of one or more elements, e.g. B. from Polycapillaries, capillaries and other structures. It is in a series of Cases beneficial to these elements from the outset the required stable structure to give such. B. a necessary radius of curvature, the necessary length, etc. For example, a lens consists of many layers, each in the capillary or polycapillaries with the required radius of curvature and the required Length can be embedded.

Die Realisierung der Herstellung eines faseroptischen Elementes mit der notwendigen stabilen Form wird durch die Führung der erhaltenen Glasröhren/Glasröhrchen (Kapillaren, Polykapillaren) mit Hilfe von Leitrollen verwirklicht, die die erforderliche Form garantieren Fig. 4.The realization of making an optical fiber element with the necessary stable form is realized by the guide of the glass tubes obtained / glass tubes (capillaries, polycapillaries) by means of pulleys, which ensure the required shape Fig. 4.

Die Erfindung kann auch für die Herstellung verschiedener ebener Systeme verwendet werden, wie ebene Polykapillaren und Mantelgläser, die sowohl auf dieser Basis als auch als selbständige Elemente zur Lösung verschiedner Aufgaben auf verschiedenen Gebieten der Industrie und Wissenschaft insbesondere als planare Troschanov-Kapillare in der Medizin oder als Mantelgläser in der Medizin, der Biochemie, der Chemie oder auch Polykapillarsysteme in der Röntgentechnik und Röntgentechnologie dienen können.The invention can also be used to manufacture various flat systems used as flat polycapillaries and cladding glasses, both on this Basis as well as independent elements for solving various tasks different fields of industry and science especially as planar Troschanov capillary in medicine or as a jacket in medicine, the Biochemistry, chemistry or polycapillary systems in X-ray technology and X-ray technology can serve.

Die Herstellung ist sowohl aus einer flachen Charge als auch aus einer zylindrischen Charge durch Einführen der Polykapillaren in die Bildungszone des zwiebelförmigen Abschnittes mit anschließendem Zusammendrücken der Röhren zusammen mit den in sie eingeschlossenen Polykapillaren möglich Fig. 5.The preparation is both from a flat charge and of a cylindrical batch by inserting polycapillaries in the formation zone of the bulbous portion, followed by compression of the tubes along with the entrapped in it possible polycapillaries Fig. 5.

Die Vorrichtung besteht aus einer großen Zahl von Schichten, wobei jede Schicht der Form nach einer parabolischen, sphärischen, kegelförmigen, fassförmigen oder ähnlichen Oberfläche nahe kommen. Dabei werden in jede Schicht eine Vielzahl von Kanälen für den Strahlungstransport eingebettet, die sowohl zueinander und zur Strahlungsquelle orientiert sind, dass eine Transmission mit geringsten Verlusten gewährleistet ist. Ein Beispiel einer solchen Schicht ist in Fig. 6 dargestellt und erinnert im vorliegenden Fall an ein halbes oder an ein Boot. Auf einer solchen Oberfläche werden Rillen erzeugt, in die optische Elemente, z. B. Kapillaren oder Polykapillaren, fest eingebettet werden. Danach werden diese Schichten mit den eingebetteten optischen Elementen ineinandergelegt und befestigt und man erhält ein vollständiges optisches System. Eine schematische Darstellung eines solchen optischen Systems ist in Fig. 7 gezeigt.The device consists of a large number of layers, each layer approximating the shape of a parabolic, spherical, conical, barrel-shaped or similar surface. A large number of channels for radiation transport are embedded in each layer, which are oriented both towards each other and towards the radiation source, so that transmission with the lowest losses is guaranteed. An example of such a layer is shown in FIG. 6 and in the present case is reminiscent of a half or a boat. Grooves are produced on such a surface, into which optical elements, e.g. B. capillaries or polycapillaries are firmly embedded. Then these layers with the embedded optical elements are interlaced and fastened and a complete optical system is obtained. A schematic representation of such an optical system is shown in FIG. 7.

Die Rillen in jeder Schicht werden so erzeugt, dass die Enden der Rillen auf die Quelle "sehen" (das ist aus Fig. 8 ersichtlich, in der ein Längsschnitt des optischen Systems gezeigt ist). Die Strahlung tritt von der Quelle in die optischen Elemente ein und wird von ihnen transportiert, wobei ein-, zwei- und mehrfache Reflexionen erfolgen. The grooves in each layer are created so that the ends of the grooves "look" at the source (this can be seen in Figure 8, in which a longitudinal section of the optical system is shown). The radiation enters the optical elements from the source and is transported by them, with one, two and multiple reflections.

Die Rillen können in einem optischen System auf verschiedene Weise erzeugt werden. Beispielsweise kann man sie mit Hilfe einer mechanischen Profilbildung erzeugen.The grooves can be created in an optical system in various ways become. For example, you can use mechanical profile formation produce.

Eine andere Methode besteht in der Verwendung von Methoden, die in der Mikroelektronik angewendet werden, z. B. das Herausschneiden der Rillen mit Strahlenmethoden und anschließendem Ätzen.Another method is to use methods in the Microelectronics are applied, e.g. B. cutting out the grooves with Radiation methods and subsequent etching.

Wenn die Oberfläche der Rillen genügend glatt ist, können sie selbst die Transportkanäle bilden, d. h. optische Elemente werden. In diesem Falle verlaufen die Rillen entlang der inneren Oberfläche der oben angeführten Schichten und ihre Tiefe kann sich über ihre Länge ändern. Schematisch wird dies in Fig. 8 illustriert, wo ein Längsschnitt eines optischen Systems mit solchen Rillen gezeigt wird.If the surface of the grooves is sufficiently smooth, they can form the transport channels themselves, ie become optical elements. In this case, the grooves run along the inner surface of the above layers and their depth can change along their length. This is illustrated schematically in FIG. 8, where a longitudinal section of an optical system with such grooves is shown.

Eine erfolgreiche Herstellung eines optischen Systems aus optischen Elementen besteht darin, dass ein spezielles System von Hohlkanälen mit entsprechenden Zwischenwänden hergestellt wird, in das die optischen Elemente eingeführt werden. Das gegenüberliegende, freie Ende der optischen Elemente wird gleichmäßig von allen Seiten so zusammengedrückt, dass sie fest eingebettet werden Fig. 9. Dabei können die optischen Elemente verschiedene Formen haben: zylindrische, quadratische, rechtwinklige, hexagonale, kegelförmige und andere. In einer solchen Vorrichtung kommt das Profil des optischen Elementes einer Parabel nahe. Damit die Enden der optischen Elemente genau auf die Quelle "sehen", wird die Dicke der Trennwände vorher berechnet.A successful production of an optical system from optical elements consists in the fact that a special system of hollow channels with corresponding partition walls is produced, into which the optical elements are inserted. The opposite, free end of the optical elements is pressed evenly from all sides so that they are firmly embedded. Fig. 9. The optical elements can have different shapes: cylindrical, square, right-angled, hexagonal, conical and others. In such a device, the profile of the optical element comes close to a parabola. So that the ends of the optical elements "look" exactly at the source, the thickness of the partition walls is calculated beforehand.

Mit Hilfe dieser Methode kann man nicht nur eine Halblinse, sondern auch eine Volllinse herstellen Fig. 10.With the help of this method, not only a half lens but also a full lens can be produced Fig. 10.

In einer Reihe von Fällen kann man sehr effektiv als optisches Element eine Miniaturhalb- oder -volllinse einsetzen Fig. 11. In diesem Fall bildet das optische System ein Ensemble, das aus Miniaturlinsen oder Halblinsen zusammengesetzt ist. Ein solches System ist effektiver, da der Einfangwinkel für die Strahlung sehr groß sein kann. In a number of cases, a miniature half or full lens can be used very effectively as an optical element, FIG. 11. In this case the optical system forms an ensemble which is composed of miniature lenses or half lenses. Such a system is more effective because the radiation capture angle can be very large.

Eine andere Variante einer solchen Vorrichtung besteht darin, dass anstelle eines Systems hohler Kanäle mit Trennwänden über jeden Kanal eine feste Hülle mit einer Geometrie gezogen wird, deren Dicke aus den besten Bedingungen für einen Strahlungstransport durch das optische System bestimmt wird. Eine solche Hülle kann zum Beispiel aus hohlen Glaskapillaren gefertigt werden, indem man ein optisches Element in irgendeine Folie, Material oder ähnliches einwickelt. In einer Reihe von Fällen kann man eine solche Folie auch durch Aufdampfen (Aufsputtern) herstellen.Another variant of such a device is that instead of one Systems of hollow channels with partitions over each channel a solid shell with a Geometry is drawn, its thickness from the best conditions for one Radiation transport is determined by the optical system. Such a shell can be made from hollow glass capillaries, for example, by using a optical element wrapped in any film, material or the like. In a In a number of cases, such a film can also be applied by vapor deposition (sputtering) produce.

Eine andere Variante der Herstellung eines optischen Systems besteht darin, dass die erforderliche Form (fassförmige, kegelförmige usw.) der ersten Schicht z. B. durch Aufdampfen eines entsprechenden Profils auf einen Draht erzeugt wird. Auf das erhaltene Profil werden mechanisch optische Elemente aufgebracht (aufgeklebt), die auf die Quelle orientiert sind. In die Zwischenräume zwischen den optischen Elementen wird ein Stoff gegossen, z. B. weicher Klebstoff, und danach wird die Profilform der zweiten Schicht erzeugt, auf die auch optische Elemente aufgebracht (oder aufgeklebt) werden.Another variant of manufacturing an optical system is that the required shape (barrel-shaped, conical, etc.) of the first layer z. B. is generated by vapor deposition of a corresponding profile on a wire. On the profile obtained is applied (glued) mechanically optical elements, that are oriented to the source. In the spaces between the optical Elements are poured into a fabric, e.g. B. soft glue, and then the Generated profile shape of the second layer, to which optical elements are also applied (or glued on).

So wird das gesamte optische System schichtweise hergestellt. Das notwendige Profil einer Schicht kann man nicht nur durch Aufdampfen, sondern auch durch Einwickeln der vorherigen Schicht mit einer flachen (ebenen) Folie oder einem Material mit einem Profil erzeugen.The entire optical system is thus produced in layers. The necessary You can profile a layer not only by vapor deposition, but also by Wrap the previous layer with a flat (flat) film or a Create material with a profile.

Eine Ausführungsform dieser Variante ist der Fall, bei dem als grundlegendes "architektonisches" Material eine ebene Folie oder ein Material mit profiliertem Querschnitt verwendet wird. In diesem Fall werden auf dieses Material optische Elemente in der erforderlichen Geometrie aufgebracht, d. h. mit den erforderlichen Zwischenräumen zwischen den optischen Elementen. Danach wird das gesamte System um eine Draht bzw. Stab oder eine Kapillare gewickelt, die den zentralen Teil des optischen Systems darstellt, wobei im Ergebnis das neue optische System entstanden ist.An embodiment of this variant is the case where the basic "Architectural" material is a flat film or a material with profiled Cross section is used. In this case, optical material will be on this material Applied elements in the required geometry, d. H. with the required Spaces between the optical elements. After that, the whole System wrapped around a wire or rod or a capillary, which is the central part represents the optical system, the result being the new optical system arose.

Eine andere Variante der Vorrichtung besteht darin, das es aus ebenen Oberflächen zusammengesetzt ist, wobei es verschiedene Möglichkeiten gibt, z. B. werden in jede ebene Oberfläche Rillen eingebracht, in die optische Elemente eingebettet werden, die in dieser Ebene fokussiert sind Fig. 12. Danach werden diese Oberflächen derart übereinander gelegt, dass zwischen die Oberflächen Trennwände der erforderlichen Dicke und Länge eingefügt werden. Danach wird der Bereich, wo sich die Trennwände befinden, stabil befestigt. Eine Modifikation dieser Vorrichtung besteht darin, dass die optischen Elemente einfach auf ebene Oberflächen geklebt werden, und danach unter Verwendung von Trennwänden zusammengesetzt werden.Another variant of the device is that it is composed of flat surfaces, with different options, e.g. For example, grooves are made in each flat surface, into which optical elements that are focused in this plane are embedded . FIG. 12. These surfaces are then placed one on top of the other in such a way that partition walls of the required thickness and length are inserted between the surfaces. Then the area where the partitions are located is firmly attached. A modification of this device is that the optical elements are simply glued to flat surfaces and then assembled using partitions.

Die vorliegende Erfindung kann auf den Gebieten der Medizin. Mikroelektronik, des wissenschaftlichen und analytischen Gerätebaus, der Ökologie, der Industrie, der Mikroskopie, der Tomographie, zur Informationsübertragung, zur gezielten Ablenkung von verschiedenen Strahlungen (Neutronen, Röntgenstrahlung, Wärmestrahlung und anderen) und zur Herstellung dreidimensionaler Strukturen im Mikrometerbereich usw. angewendet werden. Weitere Anwendungsgebiete sollen nachfolgend näher erläutert werden.The present invention can be in the fields of medicine. Microelectronics, des scientific and analytical device construction, ecology, industry, the Microscopy, tomography, for information transfer, for targeted Deflection of various radiations (neutrons, X-rays, Heat radiation and others) and for the production of three-dimensional structures in the Micrometer range, etc. Further areas of application should are explained in more detail below.

Interferenzerscheinungen und MikrofokusInterference and microfocus

Beim Durchgang monochromatischer Strahlung durch Kapillaren können unter bestimmten Bedingungen Interferenzeffekte entstehen, wofür es notwendig ist, dass die Kapillarenstruktur eine exakte Symmetrie besitzt. Beispielsweise besitzt die Struktur, die aus streng eingebetteten rechteckigen Kapillaren besteht Fig. 13a, eine Symmetrie, die auch Symmetrie 1. Ordnung genannt wird.Under certain conditions, interference effects can occur when monochromatic radiation passes through capillaries, for which it is necessary that the capillary structure has an exact symmetry. For example, the structure consisting of strictly embedded rectangular capillaries ( FIG. 13a) has a symmetry, which is also symmetry 1 . Order is called.

Wenn innerhalb dieser Kapillaren eine Vielzahl von kleinen Kapillaren vorhanden ist, die die geometrische Anordnung der großen Kapillaren (Blöcke) reproduzieren, so liegt eine Symmetrie 2. Ordnung vor Fig. 13b. Wenn ein optisches System aus solchen Strukturen besteht, z. B. eine Röntgenhalblinse, die aus einer Vielzahl von solchen Kapillaren (der Symmetrie 1. Ordnung) von Polykapillaren (der Symmetrie 2. Ordnung) gezogen wurde, dann wird bei der Fokussierung eines monochromatischen Parallelstrahls durch eine Halblinse ein Interferenzbild entstehen, wobei die Ausdehnung des zentralen Maximums in der Größenordnung des Durchmessers einer Kapillare (oder des Durchmessers eines kleinen Kanals in der Polykapillarstruktur) liegt. Ein solches System fokussiert sehr effektiv monochromatische Strahlung. If there are a large number of small capillaries within these capillaries that reproduce the geometrical arrangement of the large capillaries (blocks), there is a symmetry 2 . Order before Fig. 13b. If an optical system consists of such structures, e.g. B. an X-ray half lens, which was drawn from a multitude of such capillaries ( 1st order symmetry) by polycapillaries ( 2nd order symmetry), then an interference image will arise when focusing a monochromatic parallel beam through a half lens, the extension of the central maximum is in the order of the diameter of a capillary (or the diameter of a small channel in the polycapillary structure). Such a system focuses monochromatic radiation very effectively.

Im Falle polychromatischer Strahlung funktioniert die Halblinse wie ein Spektrometer, d. h. sie zerlegt die Strahlung nach den Wellenlängen so dass in verschiedenen Abständen von der Ausgangsfläche die entsprechenden Spektralanteile fokussiert werden.In the case of polychromatic radiation, the half lens works like a spectrometer, d. H. it breaks down the radiation according to the wavelengths so that in different Distances from the starting surface focused the corresponding spectral components become.

Eine effektive Fokussierung tritt auch dann für eine einfache Kapillar- oder Polykapillarsäule ein, wenn die Quelle eine quasi punktförmige Strahlungsquelle ist. Beim Ziehen solcher streng symmetrischer Linien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erforderlich, dass von Anfang an die Kapillaren (oder die Polykapillaren) richtig geometrisch angeordnet sind, damit während des Ziehvorganges diese Symmetrie auf der ganzen Linsen- bzw. Halblinsenlänge erhalten bleibt.Effective focusing also occurs for a simple capillary or Polycapillary column if the source is a quasi point radiation source. When drawing such strictly symmetrical lines according to the invention The procedure requires that the capillaries (or the Polycapillaries) are arranged correctly geometrically so that during the Pulling this symmetry over the entire length of the lens or half lens preserved.

Mikroelektronikmicroelectronics

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können in der Mikroelektronik verwendet werden, zum Beispiel in der Kontaktröntgenlithographie wird eine Halblinse eingesetzt, die eine divergente Stahlung in eine quasi parallele Strahlung überführt, wonach Maske und Resist positioniert sind Fig. 14.The devices according to the invention can be used in microelectronics, for example a contact lens is used in contact X-ray lithography, which converts a divergent radiation into a quasi-parallel radiation, after which the mask and resist are positioned, FIG. 14.

Zur Durchführung einer Projektionslithographie (Tiefenlithographie) wird in den Parallelstrahl eine Maske gesetzt und dahinter eine Halblinse angeordnet, die die Abmaße der Maskenelemente verkleinert auf ein Resist abbildet Fig. 15.To carry out projection lithography (depth lithography), a mask is placed in the parallel beam and a half lens is arranged behind it, which shows the dimensions of the mask elements reduced to a resist, FIG. 15.

Mikroskopie und TomographieMicroscopy and tomography

In der Mikroskopie und der Tomographie kann man eine Reihe von Anordnungen ausführen. In einem Fall wird vor die Quelle ein Objekt gesetzt. Hinter dem Objekt befindet sich ein kegelförmiges röntgenoptisches System und dahinter ein Detektor Fig. 16.A number of arrangements can be carried out in microscopy and tomography. In one case, an object is placed in front of the source. Behind the object is a cone-shaped X-ray optical system and behind it a detector Fig. 16.

In einem zweiten Fall wird das Objekt in einem Parallelstrahl angeordnet, wonach ein vergrößertes optisches System und dann ein Detektor vorgesehen ist Fig. 17. In a second case, the object is arranged in a parallel beam, after which an enlarged optical system and then a detector are provided, FIG. 17.

Wissenschaftliche und analytische GeräteScientific and analytical devices

Bei Diffraktometer wird vor die Quelle eine Halblinse danach ein Kristallmonochromator und danach ein Detektor angeordnet Fig. 18.In the case of a diffractometer, a half-lens is placed in front of the source, then a crystal monochromator and then a detector ( Fig. 18).

Wenn Zollerspalte eingesetzt werden ist es vorteilhaft eine Halblinse zu verwenden. Für Elementaranalysen können verschiedene Anordnungen realisiert werden. Beispielsweise kann hinter der Probe auf die eine Strahlung von der Quelle trifft, eine Halblinse oder Linse angeordnet werden Fig. 19. Wenn sehr deutlich Elemente zu trennen sind, wird hinter der Halblinse ein Kristallmonochromator und dahinter ein Detektor angeordnet Fig. 20.If inch columns are used, it is advantageous to use a half lens. Various arrangements can be implemented for elementary analyzes. For example, a half lens or lens may behind the sample to the radiation from the source is incident, are arranged FIG. 19. If very clearly elements are to be separated, is behind the hemilens a crystal monochromator and a detector arranged behind Fig. 20.

Es ist auch eine Anordnung möglich, bei der vor der Quelle eine Linse angeordnet ist, die mit einer zweiten Linse kombiniert ist, die die Strahlung auf Probe sammelt Fig. 21.An arrangement is also possible in which a lens is arranged in front of the source, which is combined with a second lens that collects the radiation on the sample, FIG. 21.

Auch die Anwendung polarisierter Strahlung ist möglich, wobei vor die Quelle eine Halblinse und dahinter ein Objekt angeordnet wird, wobei durch Reflexion der Strahlung um 90° am Objekt die Strahlung polarisiert wird. Die Probe wird im polarisierten Strahl angeordnet und der Detektor unter einem Winkel von 90° zur Polarisationsebene positioniert Fig. 22.The use of polarized radiation is also possible, a half lens being arranged in front of the source and an object behind it, the radiation being polarized by reflection of the radiation by 90 ° at the object. The sample is arranged in the polarized beam and the detector is positioned at an angle of 90 ° to the polarization plane, FIG. 22.

Durch eine solche Anordnung kann der Untergrund stark verringert und damit die Empfindlichkeit erhöht werden. Als Objekt kann man insbesondere einen Kristallmonochromator verwenden. In diesem Fall erfolgt gleichzeitig mit der Polarisierung des Strahls seine Monochromatisierung. Es können auch andere Anordnungen aufgebaut werden, wobei Linsen, Halblinsen. Monochromatoren usw. kombiniert werden können.With such an arrangement, the background can be greatly reduced and thus the Sensitivity can be increased. In particular, one can be an object Use crystal monochromator. In this case, the Polarization of the beam its monochromatization. Others can Arrangements are built, with lenses, half lenses. Monochromators etc. can be combined.

In einer Reihe von Fällen ist es erforderlich, Objektabbildungen unter Verkleinerung der Maße der Objektelemente zu übertragen. In diesem Fall wird in einen Parallelstrahl ein Objekt und dahinter ein Kapillarsystem angeordnet in dem sich die Kapillardurchmesser vom Linseneingang bis zu ihrem Ende verringern. Hinter der Linse befindet sich dann ein Detektor, ein Film, ein Röntgenviedocon usw. Mit einer solchen Anordnung kann man die Übertragung der Abbildung von Röntgenquellen im Weltall realisieren, d. h. ein Röntgenteleskop herstellen.In a number of cases, it is necessary to reduce object images the dimensions of the object elements. In this case, one Parallel beam an object and behind it a capillary system in which the Reduce the capillary diameter from the lens entrance to its end. Behind the Then there is a detector, a film, an X-ray video etc. with a lens  Such an arrangement can be used to transfer the imaging of X-ray sources Realize space, d. H. make an x-ray telescope.

Sofern die inneren Oberflächen der Kapillaren nicht reflektierend ausgebildet werden (z. B. durch Erzeugung einer rauen Schicht auf ihren inneren Oberflächen oder durch eine andere Methode), können sie als Kollimatoren verwendet werden.If the inner surfaces of the capillaries are not designed to be reflective (e.g. by creating a rough layer on their inner surfaces or by another method), they can be used as collimators.

Medizinmedicine

Bei jeder medizinischen Diagnostik in der Röntgenstrahlung verwendet wird, können die vorgeschlagenen Linsen und Halblinsen effektiv eingesetzt werden. Beispielsweise kann man vor den Detektor ein Kapillarsystem setzen, das die Streustrahlung aus dem Objekt unterdrückt. Im Fall einer quasipunkförmigen Quelle hat das Kapillarsystem ein kegelförmiges Aussehen, in dessen Brennpunkt sich die Quelle befindet. Im Falle eines Parallelstrahles ist dies eine Säule von Kapillaren, die vor dem Detektor angeordnet ist.Any medical diagnosis used in X-rays can the proposed lenses and half lenses can be used effectively. For example, you can put a capillary system in front of the detector that the Scattered radiation from the object suppressed. In the case of a quasi-point source the capillary system has a conical appearance, in the focus of which is the Source is located. In the case of a parallel beam, this is a column of capillaries that is arranged in front of the detector.

Zur Übertragung einer medizinischen Abbildung kann man hinter das Objekt eine Linse oder ein Linsensystem setzen, die die Elemente des Objekts der Abbildung verkleinern, wobei hinter den Linsen ein gewöhnlicher Röntgenfilm oder ein Röntgenvideocon positioniert wird.To transfer a medical image, one can be placed behind the object Put lens or lens system that the elements of the object of the figure reduce, behind the lenses an ordinary X-ray film or a X-ray video con is positioned.

Die Analyse zeigt, dass man dabei in einer Reihe von Fällen eine Verringerung der Bestrahlungsdosis um
The analysis shows that in a number of cases there is a reduction in the radiation dose by

das Verhältnis von Eintritts- und Austrittsfläche der Linse entwickelt. Die angegebene Möglichkeit der Verringerung der Bestrahlungsdosis bedingt durch das Vorhandensein eines Schwellenwertes, bei dem der Röntgenfilm noch belichtet wird oder bei dem das Röntgenvideocon zu arbeiten beginnt.developed the relationship between the entrance and exit surface of the lens. The specified Possibility of reducing the radiation dose due to the The presence of a threshold value at which the X-ray film is still exposed or where the X-ray video con starts to work.

Zur Erzeugung einer Abbildung eines menschlichen Koronargefäßsystems (Angiographie) kann man zwei quasi monochromatische Strahlen verwenden, die vor und hinter der Absorptionslinie von Jod (etwa 33 keV) liegen, das als Kontrastmittel dient. To create an image of a human coronary vasculature (Angiography) one can use two quasi-monochromatic rays, the one before and lie behind the absorption line of iodine (about 33 keV), as a contrast medium serves.  

Dabei können die vorgeschlagenen Linsen und Halblinsen in verschiedenen Kombinationen für die Angiographie verwendet werden.The proposed lenses and half lenses can be in different Combinations can be used for angiography.

Als Quelle kann eine Anode eingesetzt werden, in der zwei Elemente mit Kα-Linien in der Nähe von 33 keV vorkommen. Vor der Quelle befindet sich ein System rotierender Filter, die wechselseitig die eine oder andere Kα-Linie ausblenden. Dahinter wird eine Halblinse verwendet, die die divergente Strahlung in quasiparallele Strahlung überführt. Für die weitere Gestaltung der Anordnung gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste besteht darin, dass hinter der Halblinse eine Säule aus Kapillaren angeordnet wird, um die harten Strahlungsanteile abzuschneiden, die mit einer Bremsstrahlung verbunden sind. Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass eine Halblinse im zweiten Teil so gebogen wird, dass sie den harten Strahlungsanteil abschneidet.An anode can be used as the source, in which two elements with K α lines occur in the vicinity of 33 keV. There is a system of rotating filters in front of the source, which mutually hide one or the other K α line. A half-lens is used behind it, which converts the divergent radiation into quasi-parallel radiation. There are two options for the further design of the arrangement. The first is that a column of capillaries is placed behind the half-lens to cut off the hard radiation components that are associated with a braking radiation. The second option is to bend a half lens in the second part so that it cuts off the hard radiation component.

In einer anderen Anordnung werden vor die Quelle zwei Halblinsen gesetzt, die die Strahlung auf zwei Kristallmonochromatoren richten. Jeder Kristall schneidet unterschiedliche Linien aus dem Spektrum heraus. Von den Kristallen ausgehend wird eine monochromatische Strahlung auf das Herz eines Patienten gerichtet, hinter dem sich ein Detektor befindet, der die beiden Abbildungen voneinander subtrahiert, um eine Abbildung des Koronarsystems zu erhalten. Als Quelle kann eine spezielle leistungsstarke Impulsquelle verwendet werden, z. B. eine Plasmaquelle.In another arrangement, two half lenses are placed in front of the source, which are the Aim the radiation at two crystal monochromators. Every crystal cuts different lines out of the spectrum. Starting from the crystals a monochromatic radiation is directed onto a patient's heart, behind which has a detector that subtracts the two images from each other, to get an image of the coronary system. A special source can be used powerful pulse source are used, e.g. B. a plasma source.

Die vorgeschlagene Optik kann auch für die Übertragung von medizinischen Abbildungen in Kombination mit Synchrotronstrahlung eingesetzt werden. Sehr vorteilhaft lassen sich Linsen und Halblinsen bei der Herstellung von neuen Typen medizinischer Tomographien verwenden. Dabei ermöglichen die Linsen es dem Strahl die notwendige Form und die erforderlichen Maße zu verleihen, verschiedene Energieintervalle aus der aus der Quelle ausgetretenen Strahlung zu selektieren und diese filtrierte Strahlung auf das Objekt zu richten. Dies ermöglicht eine Verringerung der Strahlungsdosis und die Erhöhung der Ortsauflösung.The proposed optics can also be used for the transmission of medical Images can be used in combination with synchrotron radiation. Very Lenses and half-lenses can advantageously be used in the production of new types use medical tomography. The lenses make it possible Beam to give the necessary shape and dimensions, various To select energy intervals from the radiation emerging from the source and to direct this filtered radiation onto the object. This enables a reduction the radiation dose and the increase in spatial resolution.

Die vorgeschlagene Optik wird auch in der Nuklearmedizin, bei der Diagnostik mit Hilfe von Isotopen angewendet. Dabei ist eine Verbesserung der Ortsauflösung möglich. The proposed optics is also used in nuclear medicine, in diagnostics Help of isotopes applied. There is an improvement in the spatial resolution possible.  

Wichtig ist auch die Anwendung in der Therapie, beispielsweise sehr effektiv bei der Behandlung von nichtoperablen Tumoren des Großhirns. Dabei wird die Röntgenquelle mit Linse oder Halblinse auf einer kugelförmigen Oberfläche so bewegt, dass sich der Tumor immer im Brennpunkt des Strahles befindet und die gesunden Zellen nur eine Minimaldosis erhalten.It is also important to use it in therapy, for example very effectively in Treatment of non-operable tumors of the cerebrum. The X-ray source with lens or half lens on a spherical surface like this moved that the tumor is always in the focus of the beam and the healthy cells receive only a minimal dose.

Effektiv ist auch der Einsatz einer Neutronenlinse zur Behandlung von Hautkrebs (Melanomie). Dabei erhält der Patient borhaltige Mittel, die sich in der Nähe der Geschwulst konzentrieren. Da Bor sehr effektiv thermische Neutronen absorbiert, wobei Kernteilchen emittiert werden, kommt es gewissermaßen zu einer Mikroexplosion innerhalb der kranken Zellen und damit zu deren Zerstörung.The use of a neutron lens to treat skin cancer is also effective (Melanomie). The patient receives boron-containing agents that are close to the Concentrate tumor. Because boron absorbs thermal neutrons very effectively, where core particles are emitted, there is a kind of Micro-explosion within the diseased cells and thus to destroy them.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung mono- oder polykapillarer Elemente durch Erwärmung eines Bündels von Glasröhrchen,
bei welchem ein Ende des Bündels in einer Mitnahmevorrichtung befestigt und das andere Ende in einem Ofen erwärmt und geformt wird,
wobei ein Ende des Glasröhrchenbündels hermetisch abgedichtet wird,
unter Unterdruckeinfluß eine Schrumpfung und dann ein Ziehvorgang mit mindestens einer Auf- und Abbewegung durchgeführt wird,
wobei bei jeder Auf- und Abbewegung die Schrumpfung nicht mehr als 10 bis 15% der Gesamtquerschnittsfläche des Glasröhrchenbündels bezogen auf eine vorangegangene Auf- oder Abbewegung beträgt,
der Unterdruck im Temperaturintervall Th - Tk 7,85.104 bis 9,81.103 Pa gehalten, und
die Temperatur auf der Oberfläche des Glases beim Austreten aus dem Ofen 2 T nicht übersteigt,
wobei
Th die Temperatur des Beginns der Glaserweichung,
Tk die Temperatur des Glasfließpunktes und
T die Hitzebeständigkeit des Glases
sind.
1. Process for producing mono- or polycapillary elements by heating a bundle of glass tubes,
in which one end of the bundle is fastened in a driving device and the other end is heated and shaped in an oven,
one end of the glass tube bundle being hermetically sealed,
under the influence of negative pressure, a shrinking and then a pulling process with at least one up and down movement is carried out,
with each up and down movement the shrinkage is not more than 10 to 15% of the total cross-sectional area of the glass tube bundle based on a previous up or down movement,
the negative pressure is maintained in the temperature interval T h - T k 7.85.10 4 to 9.81.10 3 Pa, and
the temperature on the surface of the glass when leaving the oven does not exceed 2 T,
in which
T h the temperature at which glass softening begins,
T k is the temperature of the glass pour point and
T the heat resistance of the glass
are.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die innere Oberfläche der Kanäle des Bündels von Glasröhrchen eine oder mehrere Schichten aus gleichem oder verschiedenem Material aufgetragen wird/werden, wobei das Material in den Bereich der Bildung zwiebelförmig geformter Abschnitte mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die der vorgegebenen Ziehgeschwindigkeit des Bündels entspricht, wobei gleichzeitig eine Schutzgasatmosphäre im Inneren eines Glasröhrchens erzeugt wird, und das Auftragen mehrerer Schichten nur während der Bildungen des zylindrischen oder polygonalen Teiles erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that one or more on the inner surface of the channels of the bundle of glass tubes Layers of the same or different material is / are applied, whereby the material in the area of forming onion-shaped sections with a Speed is fed that the predetermined pulling speed of the bundle corresponds, with a protective gas atmosphere inside a glass tube is generated, and the application of multiple layers only during the formation of the cylindrical or polygonal part.   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung verschiedener Filter die Formung des zylindrischen oder polygonalen Teiles durch Bewegung der erhitzten Glasmasse in die Zone zur Bildung der zwiebelförmig geformten Abschnitte ohne Gestaltung ihrer Mantelflächen erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that for the production of various filters the shaping of the cylindrical or polygonal Part by moving the heated glass mass into the zone to form the onion-shaped sections without designing their lateral surfaces. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung von planaren polykapillaren Elementen Ausgangsmaterialien mit flacher oder zylindrischer Struktur der Zone zur Formung des zwiebelförmigen Abschnittes zugeführt werden und anschließend ein Verschluß der Röhrchen und der darin eingeschlossenen polykapillaren Strukturen erfolgt.4. The method according to claim 1, characterized in that for the production of planar polycapillary elements starting materials with flat or cylindrical structure of the zone for forming the onion-shaped Section are fed and then a closure of the tubes and of the enclosed polycapillary structures takes place. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines faseroptischen Elementes stabiler Form der Ziehvorgang durch Führung des herzustellenden monokapillaren oder polykapillaren Glasröhrchens mit Hilfe von Leitrollen erforderlicher Form realisiert wird.5. The method according to claim 1, characterized in that to produce a fiber optic element with a stable shape Guiding of the monocapillary or polycapillary glass tube to be produced With the help of idlers of the required shape. 6. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellten Elements in einer Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle und einem optischen System zur gezielten Ablenkung von Strahlung, wobei das optische System eine Vielzahl kegelförmiger, fassförmiger und kugelförmiger Schichten in Form von ähnlichen oder adäquaten Flächen zweiter Ordnung enthält und in jeder Schicht Kanäle für den Strahlungstransport angeordnet sind, deren Durchmesser entlang ihrer Achse und entsprechend auch ihre Krümmungsradien sich in bezug auf die Symmetrieachse in Längsrichtung der Vorrichtung über ihren Querschnitt ändern und die Strahlungsquelle sich außerhalb des optischen Systems befindet. 6. Use of a by the method according to any one of claims 1 to 5 manufactured element in a device with a radiation source and optical system for the targeted deflection of radiation, in which the optical system a variety of conical, barrel-shaped and spherical Contains layers in the form of similar or adequate second-order surfaces and channels for radiation transport are arranged in each layer, the Diameters along their axis and correspondingly their radii of curvature with respect to the axis of symmetry in the longitudinal direction of the device over its Cross section change and the radiation source is outside the optical system located.   7. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellten Elements in einer Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle und einem optischen System zur gezielten Ablenkung von Strahlung, wobei das optische System eine Vielzahl kegelförmiger, fassförmiger und kugelförmiger Schichten in Form von ähnlichen oder adäquaten Flächen zweiter Ordnung enthält und in jeder Schicht Kanäle für den Strahlungstransport angeordnet sind, deren Durchmesser entlang ihrer Achse und entsprechend auch ihre Krümmungsradien sich in bezug auf die Symmetrieachse in Längsrichtung der Vorrichtung über ihren Querschnitt ändern und die Strahlungsquelle sich innerhalb des optischen Systems befindet.7. Use of a by the method according to any one of claims 1 to 5 manufactured element in a device with a radiation source and optical system for the targeted deflection of radiation, in which the optical system a variety of conical, barrel-shaped and spherical Contains layers in the form of similar or adequate second-order surfaces and channels for radiation transport are arranged in each layer, the Diameters along their axis and correspondingly their radii of curvature with respect to the axis of symmetry in the longitudinal direction of the device over its Cross section change and the radiation source itself within the optical system located. 8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei für den Aufbau eines Röntgenlithographen eine Halblinse zwischen der Strahlungsquelle und einer Maske, die die divergente Strahlung in quasiparallele Strahlung überführt, und hinter der Maske ein Resist angeordnet ist.8. Use according to claim 6 or 7, in which for the construction of an x-ray lithograph a half lens between the Radiation source and a mask that quasi-parallel the divergent radiation Radiation transferred, and a resist is arranged behind the mask. 9. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei in einer Vorrichtung für die Durchführung von Tiefenröntgenlithographie (Projekttiefenröntgenlithographie) in einem Parallelstrahl eine Maske und dahinter eine spezielle Halblinse angeordnet ist, die die Maskenelemente optisch verkleinert auf ein Resist abbildet.9. Use according to claim 6 or 7, in which in a device for performing deep X-ray lithography (Project depth x-ray lithography) a mask in a parallel beam and behind it a special half lens is arranged, which optically reduces the mask elements maps onto a resist. 10. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zum Aufbau eines Mikroskopes zwischen der Strahlungsquelle und einer vergrößernden Halblinse ein Objekt angeordnet ist, wobei die Strahlungsquelle im Brennpunkt der Halblinse angeordnet ist. 10. Use according to claim 6 or 7, in which to build a microscope between the radiation source and a magnifying half lens an object is arranged, the radiation source in the Focal point of the half lens is arranged.   11. Verwendung nach Anspruch 7, wobei zum Aufbau eines Mikroskopes in parallele Röntgenstrahlen eine vergrößernde Halblinse und dahinter ein Detektor angeordnet ist.11. Use according to claim 7, in which to build a microscope in parallel x-rays an enlarging half-lens and behind it is a detector. 12. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zum Aufbau eines Diffraktometers zwischen der Strahlungsquelle und einem Kristallmonochromator eine Halblinse angeordnet ist.12. Use according to claim 6 or 7, in which to build a diffractometer between the radiation source and a Crystal monochromator a half lens is arranged. 13. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei für die Röntgenfluoreszensanalyse zwischen der Strahlungsquelle und der Probe eine Linse angeordnet ist, welche mit mindestens einer anderen Linse kombiniert ist und derart zusammenwirkt, dass die Linsen einen gemeinsamen Brennpunkt auf der Probe aufweisen, wobei die Probe in verschiedene Richtungen bewegbar ist.13. Use according to claim 6 or 7, in which for X-ray fluorescence analysis between the radiation source and the sample a lens is arranged which is combined with at least one other lens and cooperates such that the lenses have a common focus on the Have sample, wherein the sample is movable in different directions. 14. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei für die Fluoreszenzanalyse zwischen der Probe, auf die die Strahlung trifft, und einem Detektor eine Halblinse oder Linse angeordnet ist.14. Use according to claim 6 or 7, in which for fluorescence analysis between the sample that the radiation hits and a detector is arranged a half lens or lens. 15. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zur Anwendung polarisierter Strahlung für die Elementanalyse die Strahlung der Strahlungsquelle durch eine Halblinse auf ein Target gerichtet wird, durch das die Strahlung um 90° abgelenkt und auf die Probe gerichtet wird, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von einem Detektor analysiert wird, der unter einem Winkel von 90° zur Strahlungsrichtung Target-Probe angeordnet ist. 15. Use according to claim 6 or 7, in which to use polarized radiation for elemental analysis, the radiation of the Radiation source is directed through a half lens to a target through which the radiation is deflected by 90 ° and directed onto the sample, the of radiation emanating from the sample is analyzed by a detector which is located under is arranged at an angle of 90 ° to the radiation direction target sample.   16. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zur Übertragung der Abbildung von Objektelementen hinter dem Objekt eine Halblinse, die die Abbildung der Objektelemente verkleinert und hinter der Halblinse ein Röntgenfilm oder ein Röntgenvideocon zur Sichtbarmachung der Röntgenabbildung angeordnet ist.16. Use according to claim 6 or 7, in which to transfer the mapping of object elements behind the object Half lens, which reduces the image of the object elements and behind the half lens an X-ray film or an X-ray video con to visualize the X-ray imaging is arranged. 17. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zur Abbildung von im Weltall befindlichen Röntgenquellen eine oder mehrere Halblinsen verwendet werden, die die Parallelstrahlung auf einen oder mehrere Detektoren fokussieren.17. Use according to claim 6 or 7, in which one or more for imaging X-ray sources in space Half lenses are used, which have parallel radiation on one or more Focus detectors. 18. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zur Herstellung von Kollimatoren Kapillar- oder Polykapillarstrukturen verwendet werden, deren innere Oberflächen Strahlung nicht reflektieren.18. Use according to claim 6 or 7, in which capillary or polycapillary structures are used to manufacture collimators whose inner surfaces do not reflect radiation. 19. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zur Unterdrückung der Streustrahlung, die im Objekt beispielsweise bei medizinischen Röntgenaufnahmen entsteht, hinter dem Objekt ein kegelförmiges Kapillarsystem angeordnet ist, in dessen Brennpunkt sich die Strahlungsquelle befindet.19. Use according to claim 6 or 7, in which to suppress the scattered radiation that is present in the object, for example medical x-rays are created behind the object a conical Capillary system is arranged, in the focal point of which is the radiation source located. 20. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei in einer Vorrichtung zur Übertragung der Abbildung des Koronargefäßsystems eines Menschen eine Strahlungsquelle mit zwei K-Linien eingesetzt wird, die vor und hinter der Jodabsorptionslinie liegen, wobei sich vor der Quelle ein System von Filtern befindet, die wechselseitig die eine oder die andere K-Linie abdecken und sich hinter den Filtern eine Röntgenhalblinse, die die divergente Strahlung in Parallelstrahlung überführt, und hinter der Halblinse eine Kapillarsäule angeordnet ist, die den harten Teil der Strahlung unterdrückt. 20. Use according to claim 6 or 7, wherein in a device for transmitting the image of the coronary vascular system of a human a radiation source with two K lines is used, which are in front and behind the iodine absorption line, with a system of filters in front of the source , which alternately cover one or the other K line and behind the filters there is an X-ray half lens that converts the divergent radiation into parallel radiation, and behind the half lens is a capillary column that suppresses the hard part of the radiation. 21. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine mit thermische Neutronen fokussierende Neutronenlinse eingesetzt wird.21. Use according to claim 6 or 7, wherein one with thermal neutrons focusing neutron lens is used.
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