纳米3D打印技术在X射线显微镜镜片制造中的应用

| 3DScienceValley · 2018/10/17

Max Planck智能系统研究所的科学家们发现了3D打印技术的一项新应用，他们使用双光子3D打印技术从聚合物材料中制造出具有纳米尺寸特征和出色聚焦能力的X射线透镜。

而整个制造过程仅仅需要花费一分钟，这项技术制造出具X射线光学特性的单透镜，大大降低了原型制造的成本。

据悉，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，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，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。

然而，X射线的聚焦并非那么容易，它需要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，制造成本非常高昂。

该研究所的现代磁系统和物理智能部门共同合作，试图寻找一种更便宜的方法来制作该光学器件，能够有效地聚焦X射线。这就是3D打印技术的特点得到应用的地方，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。

Umut T. Sanli博士解释说：“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。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3D打印的透镜表现出优越的性能，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。