反射靶

反射靶是進行反射光波信號的設備。根據需要，反射片可製作成滿足特定發射特定波長或者只可見光波的部件。

基本介紹

• 中文名：反射靶
• 外文名：reflection target
• 類型：測量設備

套用及結構構成

為了滿足特定需求，例如為了測控金屬鋼架結構或者橋樑、或者進行船舶製造和維護的需求，反射靶的座可做成旋轉式的、底部帶磁性機構。下圖給出的是一個比較常用的實物圖片。

　為了滿足雷射測距要求，工程人員可能需要手持反射靶，這樣底座可做成與花桿或者其他手持桿狀物連線的結構。

納米針尖反射靶的 X 射線顯微系統

利用電化學腐蝕方法製備出曲率半徑 < 100nm的鎢針尖，並在FEI Quantum600型掃描電鏡( SEM) 中作為反射靶材以搭建微焦點X射線顯微系統。通過SEM發射電子束轟擊納米鎢針尖，以減少電子束和靶材的物理作用區域，進而減小X射線源的光斑尺寸，實現高解析度的X射線顯微成像。採用線對卡來評價系統的最佳成像解析度，實驗結果表明：系統在加速電壓30kV、電子束束流120nA、SEM的工作距離5mm、放大倍數為100倍、探測器採集時間為180s的條件下，可以獲得優於1μm的解析度圖像。

針尖反射靶製備方法介紹

常用的電化學腐蝕針尖的方法主要分為靜態電化學腐蝕和動態電化學腐蝕兩種方法。1987年Brant等提出了“掉落法”，即靜態腐蝕法，由於在空氣和電解質的交界面存在“頸縮”效應，鎢絲橫向均勻腐蝕變細，縱向腐蝕形成針尖形貌，當“頸”部應力小於下部重力時，頸部被拉斷形成針尖。2007年Hobara在原有“掉落法”基礎上加以改進，利用動態腐蝕的方法製備針尖，由於採用動態腐蝕法，可以有效降低彎液面高度，進而降低彎液面處針尖的腐蝕速率，提高針尖的表面一致性，得到高質量的針尖。在外加直流電源的情況下，利用電機快速帶動針尖腐蝕機構運動，實現針尖的動態腐蝕，結合快速切斷電路，在鎢絲腐蝕斷裂的瞬間切斷直流電源。

針尖反射靶的製備

不同於其他用途的針尖，微焦點 X 射線源針尖反射靶需要的縱橫比大，即針尖長度長曲率半徑小，同時要求針尖的表面一致性好。鑒於以上要求，採用靜態腐蝕和動態腐蝕相結合的方法，靜態腐蝕法用於控制鎢絲頸縮量，結合壓電電機的快速回響特點，方便得到不同長度和錐角的針尖。搭建了針尖腐蝕裝置。裝置主要由快速關斷電路、壓電電機運動機構、電解裝置和監控裝置四部分構成。其中快速關斷電路內置5V電解電源，可以在鎢絲腐蝕斷裂的瞬間切斷供電電源，切斷時間低於100ns；壓電電機採用PPS-20壓電平台，配合MMC-100控制器，位移精度1μm；負極鉑圓環直徑5cm，採用0.3mm 鉑絲彎製成；監控裝置可以實時監測製備過程。

在3mol·L－1的NaOH溶液、直流電源電壓5V、鎢絲浸入深度3mm、負極鉑環浸入深度3mm、壓電電機提拉速度1μm·s－1、鎢絲直徑0.5mm的條件下，經過3min 靜態腐蝕，17min動態腐蝕，並用去離子水和酒精對針尖進行清洗後，成功製備得到針尖靶。將其置於SEM中觀測，可以看到針尖尖端曲率半徑達到22nm，且針尖形貌在 1μm長度內具有較好的一致性。

凹錐面反射靶設計分析

在HIFU聚焦探頭聲功率測量中，常用吸收靶來進行聲功率測量。錐面反射靶是輻射壓力法測量大功率超聲 功率常用的反射靶面，分析了凹錐面反射靶的設計參數與HIFU聚焦探頭參數之間的關係，為這種靶面參數設計提供了理論依據。分析中未計及靶材及厚度對測量結果的影響。

HIFU聚焦聲場特點及靶面設計基本要求

HIFU聚焦超聲換能器一般採用自聚焦、透鏡聚焦或陣列聚焦等方式。無論那種聚焦方式，其作用都是將聲源發出的超音波聚焦在一個橢球形的微小焦域內。由聚焦換能器產生的聲場可以分為兩部分：區域1(包含橢球形聚焦區域)和區域2，由換能器的聚焦特性決定了超聲能量主要分布在區域1中，在區域2中存在一些強度遠低於區域1中的超聲束，因其能量遠低於區域1中的超聲能量，因此超聲功率計的靶面設計主要針對區域1進行。

根據聚焦聲場的聲束特性，其靶面設計必須考慮以下幾方面的問題：

(1)靶的形狀及參數；

(2)靶的尺寸；

(3)靶的位置；

(4)換能器探頭的聚焦角、聚焦半徑；

(5)靶的材料與厚度的影響。

從理論上來講，反射靶尺寸越大越好，但是選擇無限大反射靶面是不切實際的，通常選取的反射靶面大於聚焦源尺寸，即包含聚焦源發出聲束的主要部分。若將反射靶面置於聚焦點附近進行測量，其尺寸可以適當減小，但是置於焦點附近測量將產生非常強烈的反射，嚴重影響測量裝置的穩定性，進而大大影響測量結果。

靶面之間的多次反射

考慮邊緣聲束AO′入射到靶面M點。從幾何聲學角度來看，邊緣聲束AO′在M點的入射角是最大的，故而只要保證聲束AO′經過靶面反射後平行於CN 射出，即可使入射到靶面的所有聲束不會被靶面進行多次反射。假定聲束 AO′M 點入射後的反射聲束MM′平行於CN射出，稱此時的靶面頂角ω*為臨界角，而此時的入射角設為θ*，則有下面的式子成立，即：θ*=π/ 2-ω*/2+β/2；由幾何學知，當實際的靶面頂角ω必須不小於ω* ,即ω≥ ω* 時，所有的聲束均不被靶進行二次反射。聯立式得：3ω-β ≥2π。

靶面與換能器表面的多次反射

要使所有聲束不 在靶面與換能器之間來回反射，必須滿足兩個條件：θ*=π/ 2-ω*/2+β/2入射到M點的聲束AM被反射後不會回到換能器表面；入射到C點的聲束OC被反射後不會回到換能器表面。下面來分析如何使這兩個條件得到滿足。

首先看如何使入射到M點的聲束AM被反射後不會回到換能器表面。假定錐面靶處於聚焦換能器和凹錐面靶的臨界所示位置時，聲束AM入射到靶面M點被反射後，正好沿換能器邊緣B點射出，不妨稱此時換能器頂點O和反射靶面頂點C之間的距離為臨界距離1, 記為OC₁*。

只要使靶面頂點C與換能器頂點O之間的距離滿足OC≥OC1*，即可保證入射到M點的聲束AM被反射後不會回到換能器表面。再看如何使入射到C點的聲束OC被反射後不會回到換能器表面。假設聲束OC入射到靶面C點後被反射，反射聲束沿換能器邊緣A或B點射出 ,稱此時換能器頂點O和反射靶面頂點C之間的距離為臨界距離2，記為 OC₂*。