專利名稱：分振幅離軸x射線全息裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種X射線全息裝置，特別是一種分振幅離軸X射線全息裝置，具有很高的學術價值和應用前景。
背景技術：
1949年，Gabor發(fā)明了全息，由于缺少高亮度的相干光源，一直處于沉寂狀態(tài)，記錄方式也停留在同軸方式，由于孿生像的影響，圖像質(zhì)量也很差。
1960年激光問世，為全息術提供了一個理想的相干光源。1962年，利思等人用一個很簡單的方法—離軸全息術，很好地消除了孿生像的影響。1964年還是利思，他們提出漫射照明全息術的概念。在這之前，所有制出的全息圖都是透明物體的全息圖，這一類物體的全息圖往往就是該物體的近乎可以辨認的陰影圖。
當物體以漫射方式照明以后，全息圖上就不再出現(xiàn)物體的可辨認的陰影圖。由物體每一點散射的光擴散開來，能覆蓋整個全息圖。因此，全息圖上每一小部分，都含有整個物體的信息。如果全息圖破碎，被擦傷或遭到其它破壞，仍然可能形成整個物體的像，當然，分辨率受到了損失。
全息術是一個雙光束干涉過程，即將物體的特定波前以干涉條紋的形式記錄下來，然后利用光的衍射原理，再現(xiàn)記錄時的波前。
全息的記錄方法多種多樣，主要可分為同軸全息術和離軸全息術。同軸全息有夫瑯和費全息、菲涅耳全息、菲涅耳單邊帶全息。離軸全息有菲涅耳全息、像面全息、傅里葉全息等等。
由于同軸全息圖的物像和共軛像、背景光不能完全分開，只有在滿足弱位相條件或Frauhaufer條件時，才能基本消除共軛像的影響。所以同軸全息僅在X射線全息術里得到應用，目前在光學全息術中多采用離軸全息術，離軸全息術克服了弱位相和弱振幅的限制。
在離軸全息術中，假設參考波是沿與Z軸夾角為θE＝sin-1(vλ)入射的平面波Ur(r→H)=Ar(r→H)exp(2πiγ→·r→H)]]>式中γ是空間頻率，參考波和物波在全息圖平面上干涉疊加，全息圖上的密度分布為IH(rH)=|U0+Ur|2]]>=|A0|2+|Ar|2]]>+ArA0exp{i[φ0(r)-2πq→r·r→H]}]]>+ArA0exp{-i[φ0(r)-2πq→r·r→H]}]]>重現(xiàn)時，如果參考波Uc’＝1，重現(xiàn)后的波前為UR=(Tb+βIH)Ur′]]>=(Tb+βA02+βAr2)]]>+βArA0exp{i[φ0(rH)-2πq→r·r→H]}]]>+βArA0exp{-i[φ0(rH)-2πq→r·r→H]}]]>用相位因子判斷法，第一項是零級透射光，沿Z軸方向傳播，第二項正是物波，沿與Z軸夾角為θE的方向傳播，第三項是物波的共軛波，沿與Z軸夾角為-θE的方向傳播。
從頻譜平面上看更清楚，假設物波的頻譜寬度為Bx，如圖1，中間是物波頻譜自相關函數(shù)，帶寬是2Bx；兩邊分別是以載頻±γ＝sinθE/λ為中心的物波的頻譜和物波共軛的頻譜。為了使頻譜不重疊，必須要θE角足夠大。
sinθEλ>3BX]]>對于弱位相物體，物波的自相關很小，可以忽略。只要θE滿足
sinθEλ>2BX]]>由于全息是利用波的基本性質(zhì)衍射和干涉，因而不僅適用于光波，而且也適用于其它所有波，例如聲波全息、微波全息、X光全息、中子全息、原子全息和電子全息等等。根據(jù)波動力學的觀點，物質(zhì)具有波粒二象性，粒子可用幾率波來描述，而幾率波同樣具有疊加干涉的性質(zhì)，因而也可以利用全息成像，X射線當然也不例外。
從上面的討論可以看出，在X射線波段欲采用離軸法記錄全息圖，物束與參考束之間必須有一定的角度，這樣對記錄介質(zhì)的分辨率有一定的要求。若采用水窗波段30的X射線記錄全息圖，物束與參考束之間的夾角為60°，那么干涉條紋間距則為30。在目前，所有的X射線波段的記錄介質(zhì)分辨率都遠遠不能滿足這個要求。這就是為什么到現(xiàn)在為止，X射線全息術僅局限于同軸記錄方式的根本原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種分振幅式離軸X射線全息裝置。
本發(fā)明的實質(zhì)是利用X射線光柵對X射線進行分束，即X射線入射到光柵上，光柵產(chǎn)生衍射，形成零級波和一級衍射波，然后讓它們會合形成全息圖，再采用波帶片將X射線干涉條紋間距進行放大，以便能采用現(xiàn)有商業(yè)X射線記錄介質(zhì)進行記錄。
本發(fā)明的技術解決方案如下一種分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于它包括準單色X射線源、光柵、第一反射鏡、第二反射鏡、X射線波帶片、和記錄介質(zhì)，各元件的關系如下在準單色X射線源的輸出光路上安置一光柵，將X射線分成A光束和B光束，A光束經(jīng)第一反射鏡反射作為參考束，B光束經(jīng)第二反射鏡反射通過一待測物體作為物束與作為參考束的A束相遇，再經(jīng)X射線波帶片后被記錄介質(zhì)記錄。
所述的準單色X射線源是一臺同步輻射光源，經(jīng)單色器以后成為準單色X射線源，或者是一臺激光等離子體X射線源。
所述的光柵是一臺X射線反射式光柵。
所述的兩塊反射鏡是工作在X射線波段的反射鏡。
所述的X射線波帶片是一塊直徑為100μm～10mm、波帶數(shù)大于500的成像X射線波帶片。
所說的記錄介質(zhì)是一種高分辨率X射線光刻膠，市場有售。與在先技術相比具有的優(yōu)點本發(fā)明的分振幅離軸X射線全息裝置與在先技術相比，可以進行離軸式記錄，具有離軸式全息的一切優(yōu)點，例如沒有孿生像干擾，可以兩次曝光記錄，可以做成全息干涉儀等，打開了X射線全息的一個新的窗口，具有很高的學術價值和應用前景。


圖1為全息重現(xiàn)圖的頻譜2為本發(fā)明的分振幅離軸X射線全息裝置圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明的分振幅離軸X射線全息裝置如圖2所示，由7部分組成，它包括準單色X射線源1，光柵2，第一反射鏡3和第二反射鏡4，待測物體5，X射線波帶片6和記錄介質(zhì)7。
所說的準單色X射線源是一臺同步輻射光源經(jīng)單色器以后，成為準單色X射線源，波長從1到50?？烧{(diào)。
所說的光柵是一臺X射線反射式光柵，3000線/mm，市場有售。
所說的兩塊反射鏡是工作在X射線波段的反射鏡。
所說的X射線波帶片是一塊直徑為3mm、波帶數(shù)大于500的成像X射線波帶片，市場有售。
所說的記錄介質(zhì)是一種高分辨率X射線光刻膠，市場有售。
下面闡述其工作原理當準單色X射線源1入射到光柵2上，產(chǎn)生了零級波和+1級衍射波，零級波為B束即物束，+1級衍射波作為參考波，A束和B束間的夾角可以根據(jù)常數(shù)選擇，即sin12θ=λd]]>式中，λ為波長，d為光柵常數(shù)，θ/2為零級波和+1級衍射波間的夾角。
B束經(jīng)待測物體5以后，和A束即參考束相交形成全息圖，該全息圖設置在離X射線波帶片焦點外3μm的地方，則這個全息圖在3米以外被放大了1000倍。干涉條紋間距為3μm，不僅光刻膠可以記錄，Kodak膠卷也可以記錄，從而解決了X射線全息術中，記錄離軸全息圖的一大難題。
特別要指出的是，如果本實驗在軟X射線實施，整個裝置需在真空中運行，若采用硬X射線，可在大氣中運轉(zhuǎn)。如果是連續(xù)X射線源，整個系統(tǒng)要防震，若脈沖源無須防震。
權利要求
1.一種分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于它包括準單色X射線源(1)，光柵(2)，第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)，X射線波帶片(6)和記錄介質(zhì)(7)，各元件的關系如下在準單色X射線源(1)的輸出光路上安置一光柵(2)，將X射線分成A光束和B光束，A光束經(jīng)第一反射鏡(3)反射作為參考束，B光束經(jīng)第二反射鏡(4)反射通過一待測物體(5)作為物束與作為參考束的A束相遇，再經(jīng)X射線波帶片(6)后被記錄介質(zhì)(7)記錄。
2.根據(jù)權利要求1所述的分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于所說的準單色X射線源(1)是一臺同步輻射光源，經(jīng)單色器以后成為準單色X射線源，或者是一臺激光等離子體X射線源。
3.根據(jù)權利要求1所述的分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于所述的光柵(2)是一臺X射線反射式光柵。
4.根據(jù)權利要求1所述的分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于所述的兩塊反射鏡(3或4)是工作在X射線波段的反射鏡。
5.根據(jù)權利要求1所述的分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于所述的X射線波帶片(6)是一塊直徑為100μm～10mm、波帶數(shù)大于500的成像X射線波帶片。
6.根據(jù)權利要求1所述的分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于所述的記錄介質(zhì)(7)是一種高分辨率X射線光刻膠。
全文摘要
一種分振幅離軸X射線全息裝置，其特征在于它包括準單色X射線源、光柵、第一反射鏡、第二反射鏡、X射線波帶片、和記錄介質(zhì)，各元件的關系如下在準單色X射線源的輸出光路上安置一光柵，將X射線分成A光束和B光束，A光束經(jīng)第一反射鏡反射作為參考束，B光束經(jīng)第二反射鏡反射通過一待測物體作為物束與作為參考束的A束相遇，再經(jīng)X射線波帶片后被記錄介質(zhì)記錄。本發(fā)明具有離軸式全息的一切優(yōu)點。
文檔編號G01N23/04GK1624461SQ20041009302
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權日2004年12月15日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 干慧菁, 朱化鳳, 李儒新, 徐至展 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所