X射線相位襯度成像經(jīng)過近20年的發(fā)展,其在生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)檢測、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用已被廣泛接受。基于光柵的X射線相位襯度成像是最有可能在實(shí)際生活中獲得應(yīng)用的一種方法,但相位襯度成像技術(shù)對分析光柵比較苛刻,必須是大面積小周期,而此種光柵卻一直是光柵制造技術(shù)的瓶頸。正是由于這一限制,相襯成像技術(shù)至今仍不能推向?qū)嶋H應(yīng)用。近幾年新提出的基于逆泰伯-勞(Talbot-Lau)效應(yīng)的X射線相襯成像方法由于擺脫了分析光柵的限制,成為研究熱點(diǎn)。目前亟待解決的問題是如何獲取滿足條件的X射線光源。本文就是在這一背景下以解決新型X射線光源為目標(biāo),以解決光源制作中的關(guān)鍵技術(shù)為內(nèi)容,開展對新型光源結(jié)構(gòu)陽極制作方法研究,對促進(jìn)逆泰伯-勞效應(yīng)X射線相襯成像方法研究及應(yīng)用推廣具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。本文先從理論角度分析了微結(jié)構(gòu)陽極X射線源制作的可行性和必要性。其次結(jié)合X射線相關(guān)輻射理論以及對各種金屬材料進(jìn)行對比,確定了熔點(diǎn)高,導(dǎo)熱性能好以及原子序數(shù)較大的鎢作為陽極材料。結(jié)合X射線源發(fā)射式和透射式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及掩膜版制作最小精度僅為2μm的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)出了合適的陽極微結(jié)構(gòu)圖案,線寬3.5μm,周期24μm,圖形輪廓大小為0.8×4.2mm。接著調(diào)研各種平面加工工藝,設(shè)計(jì)出光刻、磁控濺射沉積薄膜、溶脫剝離(lift-off)的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容包括光刻工藝參數(shù)對光刻膠層形貌的影響,以及溶脫剝離后鎢陣列形貌分析。在對前者的探究過程中,分析了光刻膠層圖案無法正常顯現(xiàn),或者產(chǎn)生畸變甚至坍塌的原因,最終確定了光刻較為合適的參數(shù)為曝光時間4~6s,前烘溫度選擇90℃,時長30s,后烘溫度120℃,時長90s。通過多次的磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)以掌握金屬鎢的生長規(guī)律,確定鍍膜薄膜生長至0.8μm所需時間之后,再進(jìn)行光刻膠上的薄膜沉積以及后續(xù)的lift-off。光刻膠層與金屬鎢層的厚度比會直接決定是否能成功剝離,同時還會影響鎢線陣列形貌,故在不同厚度光刻膠下進(jìn)行了薄膜沉積實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比以及分析,確定光刻膠厚度與金屬鎢膜厚度最理想比值約為3:1。最后通過掃描電子顯微鏡對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測量評估,并對本文進(jìn)行總結(jié)展望。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

直到 1895 年 10 月，時任德國學(xué)者威廉·康拉德·進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，發(fā)現(xiàn)這種射線極具穿透性，并用倫琴將這種未知射線命名為 X 射線[2]。次年 1 月倫琴將立 50 周年上展出，引起了極大的轟動。倫琴本人因這一爾物理學(xué)獎。幾個月后，X 射線成像就被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，醫(yī)病變的位置。隨后 B·B·哥利聰院士發(fā)現(xiàn)在 X 射線陽極線的基本來源。線源屬于充氣式結(jié)構(gòu)，陽極易氧化和且 X 射線穿透力不于市場。直到 1910 年俄國物理學(xué)家 H·H·列別捷夫提觀點(diǎn)，以及 1913 年美國學(xué)者 W.D.coolidge 教授設(shè)計(jì)了一款真空 X 射線管才正式誕生,結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。設(shè)計(jì)狀態(tài)以提供管電流所需的電子，并可通過調(diào)節(jié)燈絲溫度量。

微結(jié)構(gòu)陽極 X 射線源制作關(guān)鍵工藝研究得到更加清晰的 X 射線圖像，必須提高 X 射線管的功率。但 99%以上都是以熱能的形式耗散在陽極上的，陽極溫度會極命甚至燒毀陽極。為了解決這一問題，美國科學(xué)家 Zed J.Atl 年設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)陽極結(jié)構(gòu)，如圖 1-2 所示，射線管工作時，電，使熱量分布在一個環(huán)形的面積上，并輔之以強(qiáng)大的冷卻系度，從此 X 射線管在一定程度上擺脫了功率限制困局，旋轉(zhuǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。

使熱量分布在一個環(huán)形的面積上，并輔之以強(qiáng)大的冷卻度，從此 X 射線管在一定程度上擺脫了功率限制困局，旋應(yīng)用領(lǐng)域。圖 1-2 旋轉(zhuǎn)陽極 X 射線管 70 年代，J.H.Mc 和 L.D.Looney，設(shè)計(jì)了一種不同于熱電射結(jié)構(gòu) X 射線管，如下圖 1-3 所示。場致電子發(fā)射又稱為面加強(qiáng)電場降低陰極表面勢壘，物體內(nèi)大量電子此時就能射。
【參考文獻(xiàn)】

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1 孫希國;崔玉興;付興昌;;0.25μm高精度T型柵制作工藝研究[J];電子工藝技術(shù);2015年04期

2 郝曉亮;;磁控濺射鍍膜的原理與故障分析[J];電子工業(yè)專用設(shè)備;2013年06期

3 楊強(qiáng);葛良全;谷懿;花永濤;羅耀耀;;微型X射線管靶材厚度理論計(jì)算與出射光譜模擬研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2013年04期

4 劉仁臣;吳永剛;夏子奐;王振華;唐平林;梁釗銘;;濕法和溶脫法的亞微米ZnO:Al光柵制備[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年11期

5 馬捷;常靖華;王從曾;王蘆燕;;化學(xué)氣相沉積鎢錠工藝研究[J];中國表面工程;2007年06期

6 禹愛民;李政;章迪;黃志峰;;微焦點(diǎn)X射線源類同軸相襯成像[J];高能物理與核物理;2006年11期

7 倪賽力;常永勤;龍毅;葉榮昌;;氧化鋅納米棒場發(fā)射性能研究[J];物理學(xué)報(bào);2006年10期

8 李春燕,王宇,張霞,范惠娟,孫強(qiáng);圖形反轉(zhuǎn)雙層光刻膠金屬剝離技術(shù)[J];電源技術(shù);2005年03期

9 孔令英;影響磁控濺射膜質(zhì)量的工藝因素[J];半導(dǎo)體技術(shù);1997年05期

10 楊東海;;感光樹脂研究的進(jìn)展[J];化學(xué)通報(bào);1976年03期

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1 牟歡;真空密封透射式微型微束調(diào)制X射線源[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2017年

2 楊強(qiáng);微型X射線源關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2012年

3 王振天;常規(guī)X光源光柵成像相關(guān)方法和技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2010年

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1 謝艷娜;X射線光柵相襯成像相關(guān)理論和方法的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

2 劉世杰;厚膠光刻技術(shù)研究[D];四川大學(xué);2004年

本文編號：2873007