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2018年10月16日,南极熊从外媒获悉,maxplanck智能系统研究所的科学家们使用3d技术,从聚合物材料制造出具有纳米尺寸特征和出色聚焦能力的x射线透镜。这项新技术使他们能够在一分钟内制造出具x射线光学特性的单透镜,从而降低了原型制造的成本。

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,并研究自然环境细胞内的细胞器。

然而,x射线的聚焦需要具有极具挑战性的纳米级几何形状的光学器件。由于其复杂的纳米制造方法,单个镜头可能花费高达数万欧元。

该研究所的现代磁系统和物理智能部门已经联手寻找一种新的,更便宜的方法来制作3dkinoforms,会聚透镜,能够有效地聚焦x射线。kinoforms以非理想的近似图案制造,并且需要复杂的多步骤制造工艺。这就是3d打印发挥作用的地方。他们发现飞秒双光子3d纳米打印是制造这种衍射x射线光学元件的最佳方法。

“我们使用了飞秒脉冲红外(ir)激光器,以及可以通过同时吸收多个红外光子来聚合的光刻胶,以写入小于光波长的结构”,umutt.sanli博士解释说。“通过这种方式,我们实现了极具挑战性的x射线透镜几何结构,具有纳米级特征和非常高的聚焦效率,他继续说道。初步结果显示,使用直接软x射线成像和ptychography的3d打印的kinoforms表现出优越的性能,效率高达20%。”

由于辐射损坏,几乎每年都需要更换xrm的x射线光学系统。因此,重要的是找到高产量和高产量的制造工艺来制造x射线透镜。

“选择合适的材料是制造过程的关键部分,”micro/nano集团负责人kahramankeskinbora博士解释道。他和他的团队选择双光子聚合(2pp)聚合物来制造x射线透镜。

“我们意识到2pp-聚合物具有非常有利的x射线光学特性,只能与铍-一种剧毒元素-以及非常昂贵的钻石相匹配。”此外,铍和金刚石都很难成形在纳米尺度上进入所需的3d轮廓。“使用新发明,镜头的3d打印只需不到一分钟,因此,x射线镜头的原型制造和制造成本大大降低。此外,聚合物镜片制造安全,一旦优化,制作很简单,“hakanceylan博士强调说。

△3d纳米打印技术在新概念和新型x射线光学中的应用。

“我们通过将几个镜头组合在一起向前迈进了一步。通过集成各种光学器件,我们可以有效地控制和操纵x射线波阵面。随着几个镜头和其他波前成形元件一个接一个地定位,我们可以优化这些集成的x射线光学系统,即使是非常坚硬的x射线能量范围,“keskinbora说。“因此,有许多新的研究场所可供遵循。”

研究人员在max-planck-innovation的帮助下为他们的发明申请了专利申请。

完整的科学论文可以在这里找到。

编译自:3ders

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