反射靶

反射靶是进行反射光波信号的设备。根据需要，反射片可制作成满足特定发射特定波长或者只可见光波的部件。

应用及结构构成

为了满足特定需求，例如为了测控金属钢架结构或者桥梁、或者进行船舶制造和维护的需求，反射靶的座可做成旋转式的、底部带磁性机构。下图1给出的是一个比较常用的实物图片。

为了满足激光测距要求，工程人员可能需要手持反射靶，这样底座可做成与花杆或者其他手持杆状物连接的结构。

纳米针尖反射靶的 X 射线显微系统

利用电化学腐蚀方法制备出曲率半径 < 100nm的钨针尖，并在FEI Quantum600型扫描电镜( SEM) 中作为反射靶材以搭建微焦点X射线显微系统。通过SEM发射电子束轰击纳米钨针尖，以减少电子束和靶材的物理作用区域，进而减小X射线源的光斑尺寸，实现高分辨率的X射线显微成像。采用线对卡来评价系统的最佳成像分辨率，实验结果表明：系统在加速电压30kV、电子束束流120nA、SEM的工作距离5mm、放大倍数为100倍、探测器采集时间为180s的条件下，可以获得优于1μm的分辨率图像。

针尖反射靶制备方法介绍

常用的电化学腐蚀针尖的方法主要分为静态电化学腐蚀和动态电化学腐蚀两种方法。1987年Brant等提出了“掉落法”，即静态腐蚀法，由于在空气和电解质的交界面存在“颈缩”效应，钨丝横向均匀腐蚀变细，纵向腐蚀形成针尖形貌，当“颈”部应力小于下部重力时，颈部被拉断形成针尖。2007年Hobara在原有“掉落法”基础上加以改进，利用动态腐蚀的方法制备针尖，由于采用动态腐蚀法，可以有效降低弯液面高度，进而降低弯液面处针尖的腐蚀速率，提高针尖的表面一致性，得到高质量的针尖。在外加直流电源的情况下，利用电机快速带动针尖腐蚀机构运动，实现针尖的动态腐蚀，结合快速切断电路，在钨丝腐蚀断裂的瞬间切断直流电源。

针尖反射靶的制备

不同于其他用途的针尖，微焦点 X 射线源针尖反射靶需要的纵横比大，即针尖长度长曲率半径小，同时要求针尖的表面一致性好。鉴于以上要求，采用静态腐蚀和动态腐蚀相结合的方法，静态腐蚀法用于控制钨丝颈缩量，结合压电电机的快速响应特点，方便得到不同长度和锥角的针尖。搭建了针尖腐蚀装置。装置主要由快速关断电路、压电电机运动机构、电解装置和监控装置四部分构成。其中快速关断电路内置5V电解电源，可以在钨丝腐蚀断裂的瞬间切断供电电源，切断时间低于100ns；压电电机采用PPS-20压电平台，配合MMC-100控制器，位移精度1μm；负极铂圆环直径5cm，采用0.3mm 铂丝弯制成；监控装置可以实时监测制备过程。

在3mol·L－1的NaOH溶液、直流电源电压5V、钨丝浸入深度3mm、负极铂环浸入深度3mm、压电电机提拉速度1μm·s－1、钨丝直径0.5mm的条件下，经过3min 静态腐蚀，17min动态腐蚀，并用去离子水和酒精对针尖进行清洗后，成功制备得到针尖靶。将其置于SEM中观测，可以看到针尖尖端曲率半径达到22nm，且针尖形貌在 1μm长度内具有较好的一致性。

凹锥面反射靶设计分析

在HIFU聚焦探头声功率测量中，常用吸收靶来进行声功率测量。锥面反射靶是辐射压力法测量大功率超声功率常用的反射靶面，分析了凹锥面反射靶的设计参数与HIFU聚焦探头参数之间的关系，为这种靶面参数设计提供了理论依据。分析中未计及靶材及厚度对测量结果的影响。

HIFU聚焦声场特点及靶面设计基本要求

HIFU聚焦超声换能器一般采用自聚焦、透镜聚焦或阵列聚焦等方式。无论那种聚焦方式，其作用都是将声源发出的超声波聚焦在一个椭球形的微小焦域内。由聚焦换能器产生的声场可以分为两部分：区域1(包含椭球形聚焦区域)和区域2，由换能器的聚焦特性决定了超声能量主要分布在区域1中，在区域2中存在一些强度远低于区域1中的超声束，因其能量远低于区域1中的超声能量，因此超声功率计的靶面设计主要针对区域1进行。

根据聚焦声场的声束特性，其靶面设计必须考虑以下几方面的问题：

(1)靶的形状及参数；

(2)靶的尺寸；

(3)靶的位置；

(4)换能器探头的聚焦角、聚焦半径；

(5)靶的材料与厚度的影响。

从理论上来讲，反射靶尺寸越大越好，但是选择无限大反射靶面是不切实际的，通常选取的反射靶面大于聚焦源尺寸，即包含聚焦源发出声束的主要部分。若将反射靶面置于聚焦点附近进行测量，其尺寸可以适当减小，但是置于焦点附近测量将产生非常强烈的反射，严重影响测量装置的稳定性，进而大大影响测量结果。

靶面之间的多次反射

考虑边缘声束AO′入射到靶面M点。从几何声学角度来看，边缘声束AO′在M点的入射角是最大的，故而只要保证声束AO′经过靶面反射后平行于CN 射出，即可使入射到靶面的所有声束不会被靶面进行多次反射。假定声束 AO′M 点入射后的反射声束MM′平行于CN射出，称此时的靶面顶角ω*为临界角，而此时的入射角设为θ*，则有下面的式子成立，即：θ*=π/ 2-ω*/2+β/2；由几何学知，当实际的靶面顶角ω必须不小于ω* ,即ω≥ ω* 时，所有的声束均不被靶进行二次反射。联立式得：3ω-β ≥2π。

靶面与换能器表面的多次反射

要使所有声束不在靶面与换能器之间来回反射，必须满足两个条件：θ*=π/ 2-ω*/2+β/2入射到M点的声束AM被反射后不会回到换能器表面；入射到C点的声束OC被反射后不会回到换能器表面。下面来分析如何使这两个条件得到满足。

首先看如何使入射到M点的声束AM被反射后不会回到换能器表面。假定锥面靶处于聚焦换能器和凹锥面靶的临界所示位置时，声束AM入射到靶面M点被反射后，正好沿换能器边缘B点射出，不妨称此时换能器顶点O和反射靶面顶点C之间的距离为临界距离1, 记为OC1*。

只要使靶面顶点C与换能器顶点O之间的距离满足OC≥OC1*，即可保证入射到M点的声束AM被反射后不会回到换能器表面。再看如何使入射到C点的声束OC被反射后不会回到换能器表面。假设声束OC入射到靶面C点后被反射，反射声束沿换能器边缘A或B点射出 ,称此时换能器顶点O和反射靶面顶点C之间的距离为临界距离2，记为 OC2*。

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