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近年来,由于复合折射透镜具有独特的光学性能,已成为X射线光学领域内的一个重要研究方向,其研究成果广泛应用于第三代同步辐射光源中。在过去十年里,复合折射透镜走过了从无到有,从单一到多样化的过程,成为了X射线光学研究的热点之一。
本文首先回顾了复合折射透镜的发展历程,阐述了复合折射透镜的基本理论,详细介绍了复合折射透镜的选材标准。在理论分析的基础上,推导了平面抛物形折射透镜的基本理论公式。
在平面抛物形折射透镜设计过程中,针对X射线衍射仪的检测条件、元件加工的技术要求和可用材料特性,优化设计了SU-8光刻胶平面抛物形折射透镜,给出了相应的结构参数。用ZEMAX光学设计商用软件对透镜进行了光线追迹,模拟验证了设计结果。共设计出30组透镜,透镜个数从1到30,相应的抛物形顶点处的曲率半径从1.23μm到37μm。每组透镜的几何孔径为250gm,焦距为30cm,焦斑直径均在微米量级。在入射光子能量为8.05keV的条件下,透镜的理论透过率从43.3﹪到33.2﹪。
采用紫外光刻微加工技术完成了SU-8平面抛物形折射透镜制作。用台阶仪和读数显微镜的方法进行了透镜几何参数的检测,得到透镜厚度为224μm,其它各项几何参数都达到了设计要求。在衍射仪X射线光源发射特性研究基础上,合理设计了测试光路,完成了SU-8平面抛物形折射透镜光学性能的测试,得到了聚焦焦斑,所得结果与ZEMAX软件在相同测试条件下的模拟结果相吻合。