科學(xué)家發(fā)明了的納米3D打印聚合物X射線透鏡

2018-10-16 08:44:42來源：中國3D打印網(wǎng) 關(guān)鍵詞：3D打印打印設(shè)備閱讀量：26056

導(dǎo)讀：近日，斯圖加特馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)從聚合物材料制造具有納米尺寸特征和出色聚焦能力的X射線透鏡。

　　【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】近日，斯圖加特馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)從聚合物材料制造具有納米尺寸特征和出色聚焦能力的X射線透鏡。

　　這項新技術(shù)使他們能夠在一分鐘內(nèi)制造出具有極其有利的X射線光學(xué)特性的每個單透鏡，從而降低了原型制造和制造的成本?？茖W(xué)家們?yōu)樗麄兊陌l(fā)明申請了zhuanli。

　　X射線顯微鏡是獨特地結(jié)合納米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具。 X射線顯微鏡或XRM是能夠以高分辨率研究埋藏特征的技術(shù)，例如，它允許您在不破壞計算機中央處理單元的情況下查看其中的缺陷，使微機械在工作條件下可見，并研究自然環(huán)境中細胞的細胞器。然而，X射線的聚焦需要具有挑戰(zhàn)性的納米級幾何形狀的光學(xué)器件。由于其復(fù)雜的納米制造方法，單個鏡頭可能花費高達數(shù)萬歐元。

　　斯圖加特馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的現(xiàn)代磁系統(tǒng)和物理智能部門已經(jīng)聯(lián)手尋找一種新的，更便宜的方法來制作3D Kinoforms，會聚透鏡，能夠有效地聚焦X射線。 Kinoforms以非理想的近似圖案制造，并且需要復(fù)雜的多步驟制造工藝。這就是3D打印發(fā)揮作用的地方。他們發(fā)現(xiàn)飛秒雙光子納米3D打印是制造這種衍射X射線光學(xué)元件的佳方法。

　　“我們使用了飛秒脈沖紅外(IR)激光器，以及可以通過同時吸收多個紅外光子來聚合的光刻膠，以寫入小于光波長的結(jié)構(gòu)”，Umut T. Sanli博士解釋說。“通過這種方式，我們實現(xiàn)了挑戰(zhàn)性的X射線透鏡幾何結(jié)構(gòu)，具有納米級特征和非常高的聚焦效率，”他繼續(xù)說道。初步結(jié)果顯示，使用直接軟X射線成像和ptychography的3D打印的kinoforms表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，效率高達20%。

　　由于輻射損壞，幾乎每年都需要更換XRM的X射線光學(xué)系統(tǒng)。因此，重要的是找到高產(chǎn)量的制造工藝來制造X射線透鏡。“選擇合適的材料是制造過程的關(guān)鍵部分，”Micro / Nano集團負責(zé)人Kahraman Keskinbora博士解釋道。他和他的團隊選擇雙光子聚合(2PP)聚合物來制造X射線透鏡。“我們意識到2PP-聚合物具有非常有利的X射線光學(xué)特性，只能與鈹，一種劇毒元素，以及非常昂貴的鉆石相匹配。”

　　此外，鈹和金剛石都很難成形在納米尺度上進入所需的3D輪廓。 “使用新發(fā)明，鏡頭的3D打印只需不到一分鐘，因此，X射線鏡頭的原型制造和制造成本大大降低。此外，聚合物鏡片制造安全，一旦優(yōu)化，制作很簡單。

　　中國3D打印網(wǎng)點評：通過將幾個鏡頭組合在一起向前邁進了一步。通過集成各種光學(xué)器件，我們可以有效地控制和操縱X射線波陣面。隨著幾個鏡頭和其他波前成形元件一個接一個地定位，我們可以優(yōu)化這些集成的X射線光學(xué)系統(tǒng)，即使是非常堅硬的X射線能量范圍，因此，有許多新的研究場所可供遵循。

　　(原標題：科學(xué)家發(fā)明了的納米3D打印聚合物X射線透鏡)

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