當LIGA技術與光柵法X射線 相襯成像相遇

2020-11-22 儀器信息網


LIGA 是德文製版術Lithographie,電鑄成形Galvanoformung 和注塑Abformung 的縮寫。自20世紀80年代德國卡爾斯魯厄原子核研究所為製造微噴嘴創立LIGA技術以來,對其感興趣的國家日益增多,德、日、美相繼投人巨資進行開發研究。該技術被認為是最有前途的三維微細加工方法,具有廣闊的應用前景。


與傳統微細加工方法相比,用LIGA技術進行超微細加工有如下特點: 

x射線掩模製作(Mask):首先用電子束或雷射對薄光刻膠進行初次曝光,製成初級掩膜,然後經過顯影、電鍍等工藝步驟製成初級微結構掩膜板(此掩膜板本質上已經是一個高度較低的微結構)。對於高深寬比微結構,需要進一步製備額外的高深寬比掩膜板。


x射線光刻(Lithographie):藉助上述的初級微結構掩膜板,在厚光刻膠上用X射線進行曝光,然後經過顯影、電鍍等工藝步驟製成中級微結構掩膜板。由於同步輻射設備KARA(原ANKA)提供的平行x射線束,可確保高縱橫比和光滑的側壁

電鍍(Galvanoformung):將上述步驟獲得的光刻膠模具置於金屬電鍍液中進行電鍍,即可實現高縱橫比、高精度結構的金屬零件。

聚合物成型(Abformung):為了複製聚合物基板上的精密結構,可以使用上述工藝製作注塑和熱壓花用的模鑲件。這允許實現精確複製的微聚合物結構。

因此LIGA工藝製造的微結構聚合物和金屬零件在x射線光學領域有著廣泛的應用,包括在在科研機構和工業領域,尤其在光柵法X相襯成像領域有廣泛應用。 

X射線相位襯度成像和傳統的X射線吸收成像相比,X射線相位襯度成像能夠為輕元素樣品提供高得多的襯度,特別適合用於對軟組織和輕元素構成的樣品進行成像。


目前,主要的5類相襯成像方式中,大部分對光源的相干性要求極高,只能在同步輻射光源或者藉助微焦點X射線源實現。而光柵法相襯成像,經過十多年的發展,已經成為在實驗室實施相襯成像實驗的主流技術路線。


但是,高深寬比和大視場光柵的製作一直是困擾研究人員的一個痛點,LIGA技術的出現及成熟,使得製作此類的光柵的製作變得更加的容易、可靠及更好的控制成本。


1.  日本東北大學-百生研究室

上文中提到德國卡爾斯魯厄是LIGA技術的發源地,科學研究是為了窺探世界的本質及發展規律,新技術的誕生最終是為了改善人類的生活狀態。德國Microworks 公司成立於 2007年, 是卡爾斯魯厄理工學院(KIT)微技術研究所 (IMT) 衍生的子公司。通過使用X 射線和雷射LIGA技術,能為廣大科研用戶提供高度定製化的透射光柵和微結構方案,在光柵法相襯成像領域,具有很好的口碑。

成功案例:


         

             (大面積光柵,尺寸達80mm*400mm)                          (2000線自支撐光柵)


其他:


         



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Hellbach, Katharina, et al. "Depiction of pneumothoraces in a large animal model using x-ray dark-field radiography." Scientific reports 8.1 (2018): 2602.

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