用于X射線顯微鏡，科學家一分鐘內3D打印出納米
發表時間：2018年10月16日瀏覽量：
2018年10月16日，Max Planck智能系統研究所的科學家們使用3D打印技術，從聚合物材料制造出具有納米尺寸特征和出色聚焦能力的X射線透鏡。 這項新技術使他們能夠在一分鐘內制造出具X射線光學特性的單透鏡，從而降低了原型制造的成本。
由于輻射損壞，幾乎每年都需要更換XRM的X射線光學系統。因此，重要的是找到高產量和高產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鍵部分，”Micro / Nano集團負責人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，一旦優化，制作很簡單，“Hakan Ceylan博士強調說。
“我們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，我們可以優化這些集成的X射線光學系統，即使是非常堅硬的X射線能量范圍，“Keskinbora說。 “因此，有許多新的研究場所可供遵循。”
研究人員在Max-Planck-Innovation的幫助下為他們的發明申請了專利申請。
完整的科學論文可以在這里找到。
X射線顯微鏡是獨特地結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是唯一能夠以高分辨率研究埋藏特征的技術，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，并研究自然環境細胞內的細胞器。
然而，X射線的聚焦需要具有極具挑戰性的納米級幾何形狀的光學器件。由于其復雜的納米制造方法，單個鏡頭可能花費高達數萬歐元。
該研究所的現代磁系統和物理智能部門已經聯手尋找一種新的，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，并且需要復雜的多步驟制造工藝。這就是3D打印發揮作用的地方。他們發現飛秒雙光子3D納米打印是制造這種衍射X射線光學元件的最佳方法。
“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構”，Umut T. Sanli博士解釋說。“通過這種方式，我們實現了極具挑戰性的X射線透鏡幾何結構，具有納米級特征和非常高的聚焦效率，他繼續說道。初步結果顯示，使用直接軟X射線成像和ptychography的3D打印的kinoforms表現出優越的性能，效率高達20％。”
由于輻射損壞，幾乎每年都需要更換XRM的X射線光學系統。因此，重要的是找到高產量和高產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鍵部分，”Micro / Nano集團負責人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，一旦優化，制作很簡單，“Hakan Ceylan博士強調說。
△3D納米打印技術在新概念和新型X射線光學中的應用。
“我們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，我們可以優化這些集成的X射線光學系統，即使是非常堅硬的X射線能量范圍，“Keskinbora說。 “因此，有許多新的研究場所可供遵循。”
研究人員在Max-Planck-Innovation的幫助下為他們的發明申請了專利申請。
完整的科學論文可以在這里找到。
編譯自：3ders
