專利名稱：具有最大適用范圍的同步輻射曲邊聚焦鏡設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚焦鏡設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種具有最大適用范圍的同步輻射曲 邊壓彎聚焦鏡及其設(shè)計(jì)方法，屬于同步輻射光束線工程、同步輻射光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同步輻射的優(yōu)點(diǎn)之一是高亮度。亮度一般指相空間中的光子數(shù)密度，同步輻射光 子通量高，相空間體積小造就了高亮度的特點(diǎn)。根據(jù)劉維定理，在不犧牲光子通量前提下， 亮度無法提高。當(dāng)壓縮光束的線寬度時(shí)，其角寬度就要增大；反之，當(dāng)壓縮角寬度使光束變 得更準(zhǔn)直時(shí)，其線寬度就要增大。然而，不同實(shí)驗(yàn)對(duì)光束的相空間形狀要求不同，例如熒光 微區(qū)分析要求小的光斑尺寸，大分子晶體衍射實(shí)驗(yàn)同時(shí)要求小光斑尺寸和較好的準(zhǔn)直性等 等。微聚焦裝置的產(chǎn)生滿足了對(duì)光束小尺寸光斑、高通量面密度的需求。目前同步輻射束線上采用較多的微聚焦裝置大致可分為四類一是 Kirkpatrick-Baez鏡(簡(jiǎn)稱K-B鏡)微聚焦裝置；二是導(dǎo)管式微聚焦裝置，又分為單管透 鏡和整合毛細(xì)管透鏡；三是組合折射透鏡式微聚焦裝置；四是純衍射型聚焦裝置，主要有 波帶片、勞埃多層膜。K-B鏡是P. Kirkpatric和Α. V. Baez首先提出的以他們名字命名的聚 焦成像系統(tǒng)，它以高傳輸效率(> 70% )、無色散及耐輻射等諸多反射鏡的優(yōu)良特性，以及 工藝上易于實(shí)現(xiàn)、像差很小等諸多K-B結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前最廣泛采用的微聚焦裝置。如 圖Ia和圖Ib所示，K-B鏡由兩塊獨(dú)立正交放置、分別負(fù)責(zé)水平和垂直聚焦的反射鏡M1、M2 組成，光源source發(fā)出的光束經(jīng)由反射鏡M1、M2的反射，聚焦至像點(diǎn)focus，反射鏡面形多 為柱面，其成像公式為
權(quán)利要求
1.一種同步輻射曲邊聚焦鏡的最大適用范圍設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟 建立鏡面的理想橢圓方程
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步輻射曲邊聚焦鏡的最大適用范圍設(shè)計(jì)方法，其特征在 于，所述剩余面形誤差的均方根值為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步輻射曲邊聚焦鏡的最大適用范圍設(shè)計(jì)方法，其特征在 于，在獲得所述剩余面形誤差均方根之后，將所述慣性矩分布設(shè)計(jì)函數(shù)代入所述剩余面形 誤差的均方根，分別求使其對(duì)聚焦條件P、q和θ的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值最小的相對(duì)斜率設(shè)計(jì)值kMd。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步輻射曲邊聚焦鏡的最大適用范圍設(shè)計(jì)方法，其特征在 于，使用數(shù)值迭代計(jì)算的方法，求所述導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值的最小值以及滿足該最小值條件下的kMd 值，kMd迭代初始值選為0。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步輻射曲邊聚焦鏡的最大適用范圍設(shè)計(jì)方法，其特征在 于，若需要針對(duì)三個(gè)聚焦條件共同優(yōu)化設(shè)計(jì)，則取為針對(duì)q的最大適用范圍設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有最大適用范圍的同步輻射曲邊壓彎聚焦鏡設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括建立設(shè)計(jì)聚焦條件下理想的橢圓鏡面方程；建立鏡體壓彎撓度微分方程，得到滿足壓彎面形為理想橢圓慣性矩分布設(shè)計(jì)函數(shù)，此函數(shù)含一個(gè)待設(shè)計(jì)的彎矩分布相對(duì)斜率設(shè)計(jì)值kMd；計(jì)算當(dāng)聚焦條件偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，調(diào)整聚焦鏡彎矩偏離設(shè)計(jì)值以適應(yīng)聚焦條件的變化；計(jì)算彎矩調(diào)整后的總剩余面形誤差均方根，求使該均方根對(duì)某聚焦條件的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值最小的kMd值，然后代入慣性矩分布設(shè)計(jì)函數(shù)取得針對(duì)該聚焦條件優(yōu)化的鏡體的幾何設(shè)計(jì)。本發(fā)明的聚焦鏡在聚焦條件改變時(shí)，通過調(diào)整彎矩可以大幅消除面形誤差，也即實(shí)現(xiàn)曲邊壓彎聚焦鏡對(duì)某個(gè)聚焦條件的適用范圍最大化。
文檔編號(hào)G02B5/10GK102053352SQ20101058077
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者劉鵬, 李明, 盛偉繁 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院高能物理研究所