掠入射多包含角平面光栅单色器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种掠入射多包含角平面光栅单色器，包括入射狭缝、第一聚焦镜、多角度反射镜、平面光栅、第二聚焦镜、出射狭缝以及升降机构；其中：入射狭缝用于使光源的光进入单色器；第一聚焦镜用于将入射的光束聚焦为平行光束；多角度反射镜用于将平行光束反射至平面光栅；平面光栅用于将多角度反射镜反射的光束分光，并将色散光束传达至第二聚焦镜；第二聚焦镜用于将色散光束聚焦到出射狭缝输出；升降机构用于控制多角度反射镜的升降。本实用新型专利技术结构简单、设计合理、操作方便、覆盖能段宽，其可在同步辐射装置或其他软X射线光谱分析中以较高分辨率方式工作，因此，本实用新型专利技术具有很高的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及X射线光学
，具体涉及的是一种掠入射多包含角平面光 栅单色器。
技术介绍
目前，在软X射线波段(0.62nm~12.4nm)，要实现这样宽谱端的连续扫描，一般选 用掠入射平面光栅单色器(PGM)。在同步辐射束线中，平面光栅单色器一般由三个元件组 成，即：平面反射镜、光栅、凹面聚焦镜。光栅前面的平面镜除反射光束、改变光栅的包含角 外，还起到光学滤波的作用；平面光栅色散入射光束，凹面聚焦镜聚焦已经分离的单色光 束。这种单色器具有以下优点：（1)有利于采用掠入射模式，使色散的能量范围拓展到软X射 线；（2)光束的色散和聚焦分别由不同的光学元件担任，给单色器的设计提供了更多的选择 空间，可以根据不同的需求:高分辨率、或高输出通量、或高纯度光谱(消除高次谐波），确定 平面光栅光学放大倍数和切换模式，充分发挥单色器的效应，增强某一方面的功能。 然而，这种单色器由于其前置平面镜绕平行于光栅转轴的另一条轴线离轴转动， 因而在进行波长扫描时，平面镜和光栅都必须旋转一定的角度进行配合才能保证所需波长 的单色光输出，如此一来，其造成的结果便是扫描方式较为复杂，并且大幅增加了对单色器 的机械加工精度要求。
技术实现思路
针对上述技术不足，本技术提供了一种掠入射多包含角平面光栅单色器，具 有扫描方式简单、宽能谱扫描的特点。 为实现上述目的，本技术解决问题的技术方案如下： 掠入射多包含角平面光栅单色器，包括入射狭缝、第一聚焦镜、多角度反射镜、平 面光栅、第二聚焦镜、出射狭缝以及升降机构;其中： 入射狭缝，用于使光源的光进入单色器，并传达至第一聚焦镜； 第一聚焦镜，用于将入射的光束聚焦为平行光束，并传达至多角度反射镜； 多角度反射镜，用于将平行光束反射至平面光栅;该多角度反射镜上设有η个按照 阶梯形式分布的反射面，并且每个反射面中心与光栅中心的水平方向距离 L二-//c〇l(2纠，Η为入射至多角反射镜的光束与平面光栅中心的高度差，妒为该反射面法 线与入射光束之间的夹角;1; 平面光栅，用于将多角度反射镜反射的光束分光，并将色散光束传达至第二聚焦 镜;该平面光栅可绕其光学面中轴旋转而调节光束的入射角α，并且该平面光栅的光栅包含 角6? = 2妒=? +夕，β为平面光栅的衍射角； 第二聚焦镜，用于将色散光束聚焦到出射狭缝输出； 升降机构，用于控制多角度反射镜的升降，使入射光束经由不同的反射面反射。 进一步地，所述入射狭缝和出射狭缝均为直狭缝。 作为优选，所述第一聚焦镜和第二聚焦镜的面型均为柱面、球面、抛物面中的任意 一种。 与现有技术相比，本技术具有以下有益效果： (1)本技术设计巧妙、使用方便，其通过改进单色器的结构，并设计了多角度 反射镜和升降机构，然后使平面光栅可以绕其光学面中轴旋转，并限定了L、H及⑦等参数， 从而只需选择多个光栅包含角，并配合多角度反射镜的若干次升降，就可以实现宽能谱的 扫描。 ⑵根据实际情形，按照本技术的设计结构，当辦=87_,86',85_，81.5°，α= 83 · 3°~88 · 7°时，一块周期d= 833 · 3nm的平面光栅可以覆盖1 · 24nm~24 · 80nm的波长范围， 其光谱输出范围远大于普通的光栅单色器，与平面光栅单色器的覆盖范围相当；但本实用 新型与现有的平面光栅单色器做能谱扫描时，必须要前置平面镜和光栅进行联动旋转的方 式相比，其机械结构和能谱扫描的方式更加简单。 (3)本技术性价比高、实用性强、成本低廉、且易于批量生产，并且通过合理的 优化参数，还可以使本技术具备抑制高次谐波的功能，因此，本技术具有广泛的应 用前景，非常适合用于在同步辐射装置或其他软X射线光谱分析中以较高分辨率的方式工 作。【附图说明】 图1为本技术的结构示意图。 图2为本技术的工作原理图。图3为一种多角度反射镜与平面光栅的配合示意图。 图4为一种多角度反射镜与平面光栅配合进行波长切换前的状态示意图。 图5为图4进行波长切换后的状态示意图。 其中，附图标记对应的名称为： 1-入射狭缝，2-第一聚焦镜，3-多角度反射镜，4-平面光栅，5-第二聚焦镜，6-出射 狭缝。【具体实施方式】 下面结合【附图说明】和实施例对本技术作进一步说明，本技术的方式包括 但不仅限于以下实施例。 如图1、2所示，本技术提供了一种掠入射多包含角平面光栅单色器，其包括在 光轴上依次放置的入射狭缝1、第一聚焦镜2、多角度反射镜3、平面光栅4、第二聚焦镜5、出 射狭缝6,其中：入射狭缝1用于使光源的光射入;第一聚焦镜2用于将入射的光束聚焦为平 行光束(或光栅色散方向平行光束）；多角度反射镜3用于将平行光束反射至平面光栅4;平 面光栅4用于将光束分光，并将色散光束(也为平行光束或光栅色散方向平行光束)传达至 第二聚焦镜5;第二聚焦镜5用于将色散光束聚焦到出射狭缝6射出。 上述光学元件中，所述的入射狭缝1和出射狭缝6均为直狭缝，所述的第一聚焦镜2 和第二聚焦镜5的面型则均为柱面、球面、抛物面中的任意一种。 而作为本技术主要的创新点之一，所述多角度反射镜3上设有n(n2 1)个按照 阶梯形式分布的反射面，每个反射面中心与平面光栅中心的水平距离，11为 入射至多角反射镜的光束与平面光栅中心的高度差，炉为该反射面法线与入射光束之间的 夹角。并且该多角度反射镜3依靠一升降机构控制多角度反射镜升降，从而使入射光束经由 不同的反射面反射。图3为n= 4的多角度反射镜结构示意图。 作为本技术主要的创新点之二，所述平面光栅4可绕其光当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
掠入射多包含角平面光栅单色器，其特征在于，包括入射狭缝(1)、第一聚焦镜(2)、多角度反射镜(3)、平面光栅(4)、第二聚焦镜(5)、出射狭缝(6)以及升降机构；其中：入射狭缝，用于使光源的光进入单色器，并传达至第一聚焦镜；第一聚焦镜，用于将入射的光束聚焦为平行光束，并传达至多角度反射镜；多角度反射镜，用于将平行光束反射至平面光栅；该多角度反射镜上设有n个按照阶梯形式分布的反射面，并且每个反射面中心与光栅中心的水平方向距离H为入射至多角反射镜的光束与平面光栅中心的高度差，为该反射面法线与入射光束之间的夹角；n≥1；平面光栅，用于将多角度反射镜反射的光束分光，并将色散光束传达至第二聚焦镜；该平面光栅可绕其光学面中轴旋转而调节光束的入射角α，并且该平面光栅的光栅包含角β为平面光栅的衍射角；第二聚焦镜，用于将色散光束聚焦到出射狭缝输出；升降机构，用于控制多角度反射镜的升降，使入射光束经由不同的反射面反射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏来，钱凤，张强强，陈勇，杨祖华，晏卓阳，巫殷忠，曹磊峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51