数据加载中 ...
科学家利用3D打印技术制造了纳米尺寸的x射线透镜
2018-10-15浏览量:99评论数:
位于斯图加特的马克斯·普朗克智能系统研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems for Stuttgart)的科学家们利用3D打印技术,用具有纳米尺寸特征和卓越聚焦能力的聚合材料制造了x射线透镜。这项新技术使他们能够在一分钟内制造出每一个具有极好的x射线光学特性的透镜,从而降低了原型制作和制造的成本。科学家们为他们的发明申请了专利。


概述制造方法,显微照片由扫描电子显微镜成像。

X射线显微镜是独特地结合纳米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具。 X射线显微镜或XRM是唯一能够以高分辨率研究埋藏特征的技术,例如,它允许您在不破坏计算机中央处理单元的情况下查看其中的缺陷,使微机械在工作条件下可见,并研究自然环境中细胞的细胞器。

然而,聚焦x射线需要具有极具挑战性的纳米几何图形的光学。由于其复杂的纳米制造方法,一个镜头的成本高达数万欧元。

位于斯图加特的马克斯·普朗克智能系统研究所的现代磁系统和物理智能部门合作,找到了一种新的、成本更低的方法来制作3D运动模型,这种聚合透镜能够有效地聚焦x射线。在非理想的近似模式下制作运动成形需要复杂的多步制造过程。这就是3D打印发挥作用的地方。他们发现飞秒双光子三维纳米刻蚀是制造这种衍射x射线光学的最佳方法。

“我们使用飞秒脉冲红外(IR)激光器和一种光刻胶,可以通过同时吸收多个红外光子进行聚合,写出比光波长还小的结构,”Umut T. Sanli解释说,他是现代磁系统系微纳米光学组的博士生。“通过这种方式,我们实现了一个极具挑战性的x射线透镜几何结构,具有纳米大小的特征和非常高的聚焦效率,”他继续说。初步结果表明,采用直接软X射线成像和ptychography的3D打印动作形态显示出卓越的性能,效率高达20%。

由于辐射损伤,XRMs的x射线光学器件几乎每年都需要更换。因此,寻找一种高产高效的x射线透镜生产工艺是非常重要的。

“选择合适的材料是制造过程的一个关键部分,”卡拉曼·凯森博拉博士解释说,他是微纳米集团的负责人。他和他的团队选择了双光子聚合(2PP)聚合物来制造x射线透镜。

“我们意识到,这种2pp聚合物具有非常有利的x射线光学性质,只能与铍(一种剧毒元素)和非常昂贵的钻石相媲美。”此外,铍和钻石都很难在纳米杯上形成所需的三维轮廓。“有了这项新发明,3D打印晶状体的时间不到一分钟,因此,x光镜片的原型制作和制造成本大大降低。”此外,聚合物镜片的制造是安全的,一旦经过优化,制造就很简单了。


3D纳米打印技术在新型先进理念和新型x射线光学中的应用。

“我们把一些镜头串联在一起,向前迈进了一步。通过集成各种光学器件,可以有效地控制和操纵x射线波前。几个镜头和其他波前整形元件一个接一个地放置,我们可以优化这些集成x射线光学,甚至是非常硬的x射线能量范围,”Keskinbora说。“因此,有很多新的研究场所可供效仿。”

在普朗克-创新的帮助下,研究人员为他们的发明申请了专利。

发表评论
Copyright @ 2013-2017 3D打印智造网-深圳市时空探索科技有限公司 粤ICP备15045433号-1