Микроструктурированные оптические матрицы - Microstructured optical arrays

Микроструктурированные оптические матрицы (MOA) - инструменты для фокусировки рентгеновские лучи. MOA используют полное внешнее отражение в заболеваемость выпасом из множества небольших каналов для передачи рентгеновских лучей в общий фокус. Этот метод фокусировки означает, что MOA имеют низкую поглощение. MOA используются в приложениях, требующих фокусных пятен рентгеновского излучения порядка нескольких микрометров или ниже, таких как радиобиология отдельных ячеек. Современные конструкции фокусирующей оптики на основе MOA имеют два последовательных компонента матрицы, чтобы уменьшить коматическая аберрация.

Характеристики

Рис. 1 - МОА со сжатым вторым компонентом.

MOA являются ахроматическими (что означает, что фокальные свойства не меняются для излучения с разными длинами волн), поскольку они используют отражение скользящего падения. Это означает, что они способны фокусировать хроматическое излучение в общую точку в отличие от зонные пластины. MOA также регулируются, поскольку оптика может быть сжата для изменения фокусных свойств, таких как фокусное расстояние. Фокусное расстояние можно рассчитать для системы на рис. 1 с использованием геометрии, показанной на рис. 2, где видно, что изменение зазора между компонентами (d+D на рисунке) или радиус кривизны (р) будет иметь большое влияние на фокусное расстояние.

Рис. 2- Геометрия МОА в конфигурации, показанной на рис. 1.

MOA использовались в конфигурациях, показанных на фиг. 1 и 3, с помощью которых можно регулировать один или оба компонента. Это по-разному влияет на фокальные свойства, в целом было обнаружено, что меньшие размеры фокального пятна очевидны при использовании MOA, как показано на рис. 1 с отрегулированным только вторым компонентом.

Рис. 3 - MOA при сжатии обоих компонентов.

Фокусное расстояние этой системы можно рассчитать, используя геометрию, показанную ниже:

Рис. 4 - Геометрия МОА в конфигурации, показанной на рис. 2.

Производство

Современные микроструктурированные оптические матрицы состоят из кремний и создан с помощью процесса Bosch,[1] пример Глубокое реактивное ионное травление и не путать с Процесс Габера-Боша. В процессе Bosch каналы вытравливаются в кремний с помощью плазмы (плазма (физика) ) с шагом в несколько микрометров. Между каждым травлением кремний покрывается полимером, чтобы сохранить целостность стенок канала.

Приложения

Размер фокусного пятна важен в рентгеновских лучах. микрозонд приборы, в которых рентгеновские лучи фокусируются на биологическом образце для исследования таких явлений, как эффект свидетеля.[2]

Чтобы ориентироваться на конкретный клетка размер фокусного пятна системы должен быть около 10 микрометров, тогда как для нацеливания на определенные области клетки, такие как цитоплазма или ядро клетки он должен быть не более нескольких микрометров. В настоящее время только MOA в конфигурации, показанной на рис. Считается, что я могу этого добиться.[3]

MOA представляют собой хорошую альтернативу зонным пластинам при использовании микрозондов из-за регулируемых фокальных свойств (упрощающих выравнивание ячеек) и способности обеспечивать фокусировку хроматического излучения в одну точку. Это особенно полезно при рассмотрении вывода о том, что можно наблюдать различные эффекты с использованием излучения с разными длинами волн.[4]

Рекомендации

  1. ^ Kiihamäki, J .; Франссила, С. (1999). «Эффекты формы узора и артефакты при глубоком травлении кремния». Журнал вакуумной науки и технологий A: вакуум, поверхности и пленки. Американское вакуумное общество. 17 (4): 2280–2285. Дои:10.1116/1.581761. ISSN  0734-2101.
  2. ^ Little, M.P .; Filipe, J.A.N .; Премия К.М .; Фолкард, М .; Беляков, О.В. (2005). «Модель радиационно-индуцированных эффектов свидетелей с учетом пространственного положения и эффектов обновления клеток». Журнал теоретической биологии. Elsevier BV. 232 (3): 329–338. Дои:10.1016 / j.jtbi.2004.08.016. ISSN  0022-5193.
  3. ^ Michette, A.G .; Pfauntsch, S.J .; Пауэлл, А. К .; Граф, Т .; Лосинский, Д .; и другие. (2003). "Прогресс в лаборатории сканирующего рентгеновского микроскопа Королевского колледжа". Journal de Physique IV (Материалы). EDP ​​Sciences. 104: 123–126. Дои:10.1051 / jp4: 200300043. ISSN  1155-4339.
  4. ^ Raju, M. R .; Карпентер, С.Г .; Chmielewski, J. J .; Schillaci, M.E .; Уайлдер, М. Э .; и другие. (1987). "Радиобиология ультрамягких рентгеновских лучей: I. Культивированные клетки хомяка (V79)". Радиационные исследования. JSTOR. 110 (3): 396-412. Дои:10.2307/3577007. ISSN  0033-7587.

5. Арндт Ласт. «Микроструктурированные оптические матрицы». Архивировано из оригинал в 2009-11-24. Получено 22 января 2010.