用于X射线显微镜，科学家一分钟内3D打印出纳米镜片

2018年10月16日，南极熊从外媒获悉，Max Planck智能系统研究所的科学家们使用3D打印技术，从聚合物材料制造出具有纳米尺寸特征和出色聚焦能力的X射线透镜。 这项新技术使他们能够在一分钟内制造出具X射线光学特性的单透镜，从而降低了原型制造的成本。

X射线显微镜是独特地结合纳米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具。 X射线显微镜或XRM是唯一能够以高分辨率研究埋藏特征的技术，例如，它允许您在不破坏计算机中央处理单元的情况下查看其中的缺陷，使微机械在工作条件下可见，并研究自然环境细胞内的细胞器。

然而，X射线的聚焦需要具有极具挑战性的纳米级几何形状的光学器件。由于其复杂的纳米制造方法，单个镜头可能花费高达数万欧元。

该研究所的现代磁系统和物理智能部门已经联手寻找一种新的，更便宜的方法来制作3D Kinoforms，会聚透镜，能够有效地聚焦X射线。 Kinoforms以非理想的近似图案制造，并且需要复杂的多步骤制造工艺。这就是3D打印发挥作用的地方。他们发现飞秒双光子3D纳米打印是制造这种衍射X射线光学元件的最佳方法。

“我们使用了飞秒脉冲红外（IR）激光器，以及可以通过同时吸收多个红外光子来聚合的光刻胶，以写入小于光波长的结构”，Umut T. Sanli博士解释说。“通过这种方式，我们实现了极具挑战性的X射线透镜几何结构，具有纳米级特征和非常高的聚焦效率，他继续说道。初步结果显示，使用直接软X射线成像和ptychography的3D打印的kinoforms表现出优越的性能，效率高达20％。”

由于辐射损坏，几乎每年都需要更换XRM的X射线光学系统。因此，重要的是找到高产量和高产量的制造工艺来制造X射线透镜。

“选择合适的材料是制造过程的关键部分，”Micro / Nano集团负责人Kahraman Keskinbora博士解释道。他和他的团队选择双光子聚合（2PP）聚合物来制造X射线透镜。

“我们意识到2PP-聚合物具有非常有利的X射线光学特性，只能与铍 - 一种剧毒元素 - 以及非常昂贵的钻石相匹配。”此外，铍和金刚石都很难成形在纳米尺度上进入所需的3D轮廓。 “使用新发明，镜头的3D打印只需不到一分钟，因此，X射线镜头的原型制造和制造成本大大降低。此外，聚合物镜片制造安全，一旦优化，制作很简单，“Hakan Ceylan博士强调说。

△3D纳米打印技术在新概念和新型X射线光学中的应用。

“我们通过将几个镜头组合在一起向前迈进了一步。 通过集成各种光学器件，我们可以有效地控制和操纵X射线波阵面。 随着几个镜头和其他波前成形元件一个接一个地定位，我们可以优化这些集成的X射线光学系统，即使是非常坚硬的X射线能量范围，“Keskinbora说。 “因此，有许多新的研究场所可供遵循。”

研究人员在Max-Planck-Innovation的帮助下为他们的发明申请了专利申请。

完整的科学论文可以在这里找到。

编译自：3ders