当LIGA技术与光栅法X射线 相衬成像相遇
LIGA 是德文制版术Lithographie,电铸成形Galvanoformung 和注塑Abformung 的缩写。自20世纪80年代德国卡尔斯鲁厄原子核研究所为制造微喷嘴创立LIGA技术以来,对其感兴趣的国家日益增多,德、日、美相继投人巨资进行开发研究。该技术被认为是最有前途的三维微细加工方法,具有广阔的应用前景。与传统微细加工方法相比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点: 1可制造有较大深宽比的微结构。2取材广泛,可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等。3可制作任意复杂图形结构,精度高。4 可重复复制,符合工业上大批量生产要求,成本低。LIGA的基本工艺流程如下:x射线掩模制作(Mask):首先用电子束或激光对薄光刻胶进行初次曝光,制成初级掩膜,然后经过显影、电镀等工艺步骤制成初级微结构掩膜板(此掩膜板本质上已经是一个高度较低的微结构)。对于高深宽比微结构,需要进一步制备额外的高深宽比掩膜板。x射线光刻(Lithographie):借助上述的初级微结构掩膜板,在厚光刻胶上用X射线进行曝光,然后经过显影、电镀等工艺步骤制成中级微结构掩膜板。由于同步辐射设备KARA(原ANKA)提供的平行x射线束,可确保高纵横比和光滑的侧壁。电镀(Galvanoformung):将上述步骤获得的光刻胶模具置于金属电镀液中进行电镀,即可实现高纵横比、高精度结构的金属零件。聚合物成型(Abformung):为了复制聚合物基板上的精密结构,可以使用上述工艺制作注塑和热压花用的模镶件。这允许实现精确复制的微聚合物结构。因此LIGA工艺制造的微结构聚合物和金属零件在x射线光学领域有着广泛的应用,包括在在科研机构和工业领域,尤其在光栅法X相衬成像领域有广泛应用。 X射线相位衬度成像X射线相位衬度成像和传统的X射线吸收成像相比,X射线相位衬度成像能够为轻元素样品提供高得多的衬度,特别适合用于对软组织和轻元素构成的样品进行成像。目前,主要的5类相衬成像方式中,大部分对光源的相干性要求极高,只能在同步辐射光源或者借助微焦点X射线源实现。而光栅法相衬成像,经过十多年的发展,已经成为在实验室实施相衬成像实验的主流技术路线。但是,高深宽比和大视场光栅的制作一直是困扰研究人员的一个痛点,LIGA技术的出现及成熟,使得制作此类的光栅的制作变得更加的容易、可靠及更好的控制成本。此实验方法的布局及结果如下:1. 日本東北大学-百生研究室 G1 相位光栅周期4.37μm,NiG2吸收光栅周期2.4μm,Au能量25Kev光源微聚焦X射线源管电压40KV管电流120μA昆虫标本成像结果:上文中提到德国卡尔斯鲁厄是LIGA技术的发源地,科学研究是为了窥探世界的本质及发展规律,新技术的诞生最终是为了改善人类的生活状态。德国Microworks 公司成立于 2007年, 是卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)微技术研究所 (IMT) 衍生的子公司。通过使用X 射线和激光LIGA技术,能为广大科研用户提供高度定制化的透射光栅和微结构方案,在光栅法相衬成像领域,具有很好的口碑。典型产品如下: 展示Microworks如何制作X射线光学元件 典型规格范例设计能量强度光栅(周期/高度)Pi相位光栅(周期/高度)8keV设计能量2.4μm/30μm4.65μ/2.8μm25keV设计能量2.4μm/50μm4.39μm/8.8μm40keV设计能量2.4μm/80μm4.2μm/14.1μm100keV设计能量(定制化需求)4.8μm/220μm