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位于斯圖加特的馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems for Stuttgart)的科學家們利用3D打印技術，用具有納米尺寸特征和卓越聚焦能力的聚合材料制造了x射線透鏡。這項新技術使他們能夠在一分鐘內制造出每一個具有極好的x射線光學特性的透鏡，從而降低了原型制作和制造的成本。科學家們?yōu)樗麄兊陌l(fā)明申請了專利。

概述制造方法，顯微照片由掃描電子顯微鏡成像。

X射線顯微鏡是獨特地結合納米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具。 X射線顯微鏡或XRM是唯一能夠以高分辨率研究埋藏特征的技術，例如，它允許您在不破壞計算機中央處理單元的情況下查看其中的缺陷，使微機械在工作條件下可見，并研究自然環(huán)境中細胞的細胞器。

然而，聚焦x射線需要具有極具挑戰(zhàn)性的納米幾何圖形的光學。由于其復雜的納米制造方法，一個鏡頭的成本高達數萬歐元。

位于斯圖加特的馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的現代磁系統(tǒng)和物理智能部門合作，找到了一種新的、成本更低的方法來制作3D運動模型，這種聚合透鏡能夠有效地聚焦x射線。在非理想的近似模式下制作運動成形需要復雜的多步制造過程。這就是3D打印發(fā)揮作用的地方。他們發(fā)現飛秒雙光子三維納米刻蝕是制造這種衍射x射線光學的最佳方法。

“我們使用飛秒脈沖紅外(IR)激光器和一種光刻膠，可以通過同時吸收多個紅外光子進行聚合，寫出比光波長還小的結構，”Umut T. Sanli解釋說，他是現代磁系統(tǒng)系微納米光學組的博士生。“通過這種方式，我們實現了一個極具挑戰(zhàn)性的x射線透鏡幾何結構，具有納米大小的特征和非常高的聚焦效率，”他繼續(xù)說。初步結果表明，采用直接軟X射線成像和ptychography的3D打印動作形態(tài)顯示出卓越的性能，效率高達20%。

由于輻射損傷，XRMs的x射線光學器件幾乎每年都需要更換。因此，尋找一種高產高效的x射線透鏡生產工藝是非常重要的。

“選擇合適的材料是制造過程的一個關鍵部分，”卡拉曼·凱森博拉博士解釋說，他是微納米集團的負責人。他和他的團隊選擇了雙光子聚合(2PP)聚合物來制造x射線透鏡。

“我們意識到，這種2pp聚合物具有非常有利的x射線光學性質，只能與鈹(一種劇毒元素)和非常昂貴的鉆石相媲美。”此外，鈹和鉆石都很難在納米杯上形成所需的三維輪廓。“有了這項新發(fā)明，3D打印晶狀體的時間不到一分鐘，因此，x光鏡片的原型制作和制造成本大大降低。”此外，聚合物鏡片的制造是安全的，一旦經過優(yōu)化，制造就很簡單了。

3D納米打印技術在新型先進理念和新型x射線光學中的應用。

“我們把一些鏡頭串聯在一起，向前邁進了一步。通過集成各種光學器件，可以有效地控制和操縱x射線波前。幾個鏡頭和其他波前整形元件一個接一個地放置，我們可以優(yōu)化這些集成x射線光學，甚至是非常硬的x射線能量范圍，”Keskinbora說。“因此，有很多新的研究場所可供效仿。”

在普朗克-創(chuàng)新的幫助下，研究人員為他們的發(fā)明申請了專利。