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可利用直径1.2m加速器实现X线放射的MEMS元件 (2006-07-05)

发布时间:2007-12-04 作者: 来源: 浏览:803
日本京都大学利用MEMS技术开发成功了一种可使用直径1.2m的小型加速器进行X线放射的元件。先使加速后的电子通过基于MEMS的多层铝薄膜,然后使此时释放出来的光子产生共振,产生高能量后作为X线辐射出来。这种X线属于波长较长的“软X线”,可用于X线曝光设备等领域。 一般而言,可使用环状电子加速器(同步加速器)产生X线。向加速器中释放电子,利用磁场将其封闭起来,使电子沿着圆周运动。将要直行的电子就能弯曲前行,随着速度的变化,就会作为电磁波的形式产生能量。为了得到可用于曝光设备的高能X线,这种方法需要采用直径数十m或数百m的大型同步加速器。因为只是单纯地减小同步加速器的尺寸,得不到曝光设备所需的能量。京都大学则使用了跃迁辐射光。就是电子从介电常数不同的物质边界通过时辐射出来的光。此次是在铝和真空的边界产生跃迁辐射光,并使这种边界有规则地形成多层化,然后通过使辐射光产生共振,得到高能量。由此,即使使用小型同步加速器,也能得到曝光设备所需的能量为6M~20MeV的X线。 通过共振辐射这种跃迁辐射光的元件已由该校利用MEMS技术试制成功。利用普通的MEMS工艺,形成了铝薄膜以一定间隔排列而成的结构。具体来说,就是在硅材料上交替形成铝薄膜和硅薄膜,然后利用蚀刻法去除硅薄膜。课题是这种铝薄膜间隔的不稳定性。如果间隔不稳定,辐射光就无法充分产生共振,也就得不到所需的能量。京都大学对于能够得到最高强度超过90%的辐射光的不稳定性进行了计算。结果证实能够以足够的容许度进行加工。具体来说,就是在采用厚为450nm的铝薄膜时可以将间隔定为1100nm~2600nm。铝薄膜总数为250层。另外,直径1.2m的同步加速器已由日本立命馆大学开发成功,该加速器内部采用了京都大学此次研制的元件。
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