專利名稱：一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變包含角單色器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：
單色器是一種能夠?qū)⒐庠窗l(fā)出的光分離為所需單色光的光學(xué)器件，其中，變包含角單色器能夠在較寬的工作能量范圍下較好的滿足聚焦條件，因此在大型科學(xué)工程(如大型同步輻射光束線分光系統(tǒng))中獲得日益廣泛的應(yīng)用。
如圖1所示，對(duì)變包含角單色器的原理和結(jié)構(gòu)加以簡(jiǎn)要介紹該變包含角單色器由入光狹縫S1、球面鏡SM、平面鏡PM、變線距光柵VSPG和出光狹縫S2組成；其中，球面鏡SM用于單色器內(nèi)部的聚焦；平面鏡PM置于光柵之前，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡PM來(lái)改變光柵的包含角，使光柵可以工作在較寬的能量范圍；變線距光柵VSPG作為變包含角單色器的關(guān)鍵元件，具有色散特性、消相差和自聚焦功能。上述變包含角單色器的具體工作原理請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn)“Design of a variable-included-angle Monk±Gillieson monochromator withvaried-line-spacing gratings，J.Synchrotron Rad.(2004).11，171-176”。
對(duì)于某一單色光，隨著變包含角單色器中包含角的變化，相應(yīng)存在很多組能夠滿足光分離條件的匹配關(guān)系；在多組匹配關(guān)系中，存在最佳的匹配關(guān)系，能夠達(dá)到像差最小，聚焦最好，以及變包含角單色器的單色性最好。為了尋找這一最佳的匹配關(guān)系，需要進(jìn)行變包含角單色器的光譜定標(biāo)。
但是，作為建造上述變包含角單色器的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有的變包含角單色器光譜標(biāo)定方法(即現(xiàn)有的尋找最佳匹配關(guān)系的方法)卻并不盡如人意，主要有以下兩種方案 (1)高精度激光干涉儀標(biāo)定方法；由于激光干涉儀具有使用條件苛刻、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此僅能進(jìn)行離線標(biāo)定，安裝之后精度較差，存在實(shí)際定位能點(diǎn)漂移等缺陷； (2)自準(zhǔn)直平臺(tái)標(biāo)定方法，請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮镃N200610017219.8的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“一種變包含角單色器光譜調(diào)諧角度標(biāo)定的方法”，其能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于單色器調(diào)諧角度的精確標(biāo)定； 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，該自準(zhǔn)直平臺(tái)標(biāo)定方案僅針對(duì)變包含角單色器光譜的局部標(biāo)定，即工程技術(shù)人員仍需依據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試所需的轉(zhuǎn)角度數(shù)，再借助自準(zhǔn)直平臺(tái)標(biāo)定該計(jì)算或測(cè)試獲得的轉(zhuǎn)角；顯然，該自準(zhǔn)直平臺(tái)標(biāo)定方案不但存在前后兩次的累積誤差，而且對(duì)于轉(zhuǎn)角以外的參數(shù)，仍是通過(guò)離線標(biāo)定獲得，同樣存在總體標(biāo)定精度不高，安裝后實(shí)際定位能點(diǎn)漂移的缺陷。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的定位精度差的缺陷，提供一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，通過(guò)反向測(cè)定變包含角單色器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)變包含角單色器的在線光譜標(biāo)定。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，適用于由入光狹縫、球面鏡、平面鏡、變線距光柵以及出光狹縫構(gòu)成的變包含角單色器；在所述出光狹縫后設(shè)置一電離室以采集該電離室中工作氣體的特征吸收譜； 在選擇一種所述電離室的工作氣體后執(zhí)行以下步驟 步驟S11固定所述變包含角單色器的包含角，轉(zhuǎn)動(dòng)光柵直至所述電離室采集到該工作氣體的指定吸收譜線，記錄相應(yīng)吸收譜線下所述變包含角單色器的光柵位置x以及所述變包含角單色器對(duì)應(yīng)當(dāng)前包含角的平面鏡位置y； 步驟S12改變所述變包含角單色器的包含角，重復(fù)執(zhí)行上述步驟S11； 對(duì)于上述步驟獲得的數(shù)據(jù)，執(zhí)行以下步驟 步驟S21根據(jù)光柵和光柵正弦推桿的關(guān)系式x＝X0-TX sin(γ+β)，線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX，根據(jù)平面鏡和平面鏡正弦推桿的關(guān)系式y(tǒng)＝Y(jié)0+TYsin(Θ-γ)，線性擬合平面鏡打平位置Y0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY，完成變包含角單色器參數(shù)的反向測(cè)定；其中，β為衍射角，γ為光柵打平時(shí)法線方向和出射光線方向的夾角，2Θ為光柵包含角； 步驟S22對(duì)于波長(zhǎng)為λ的單色光，根據(jù)變線聚光柵聚焦方程和反向測(cè)定結(jié)果，計(jì)算實(shí)際的光柵位置x和平面鏡位置y，完成對(duì)所述變包含角單色器中波長(zhǎng)為λ的單色光光譜的標(biāo)定。
較佳的，所述電離室為流氣式電離室，腔體內(nèi)包括加偏壓的偏壓電極筒、收集極以及用于均勻收集極邊緣電場(chǎng)的保護(hù)極；所述收集極通過(guò)電流表接地，用于測(cè)量正比于入射光子能量的電流。
較佳的，所述電離室的入射窗采用玻璃毛細(xì)管陣列或者氮化硅窗制成。
較佳的，所述指定吸收譜線包括+1級(jí)譜線、0級(jí)譜線及-1級(jí)譜線。
較佳的，所述步驟S12之后還包括選擇另外一種或多種工作氣體，重新執(zhí)行步驟S11～S12進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
較佳的，所述工作氣體包括氬氣Ar、氮?dú)釴2、氖氣Ne和氪氣Kr。
較佳的，所述步驟S21中線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX的步驟包括處理獲得的數(shù)據(jù)得到x與衍射角β的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制x與sin(γ+β)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TX，得到的偏差值為X0。
較佳的，所述步驟S21中線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX的步驟還包括以線性擬合獲得的TX對(duì)衍射角β進(jìn)行修正后重新進(jìn)行擬合，直至TX和X0的均方差小于預(yù)設(shè)的閾值。
較佳的，所述步驟S21中線性擬合平面鏡打平位置Y0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY的步驟包括處理獲得的數(shù)據(jù)得到y(tǒng)與包含角Θ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制y與sin(Θ-γ)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TY，得到的偏差值為Y0。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的實(shí)施例利用電離室反向測(cè)定變包含角單色器的參數(shù)數(shù)值，具有以下有益效果 1、實(shí)現(xiàn)變包含角單色器光譜的在線整體標(biāo)定； 2、標(biāo)定準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單易行。
通過(guò)以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。



圖1為現(xiàn)有技術(shù)中變包含角單色器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為變包含角單色器中光柵及光柵正弦推桿的關(guān)系示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法一實(shí)施例的流程圖； 圖4為自制流氣式電離室的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為電離室測(cè)定的Ar的吸收譜示意圖； 圖6為一光柵數(shù)據(jù)線性擬合示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。
本發(fā)明的主要構(gòu)思在于通過(guò)在出光狹縫后設(shè)置電離室，利用氣體的特征吸收譜來(lái)實(shí)現(xiàn)變包含角單色器的整體在線標(biāo)定；該技術(shù)方案適用于由入光狹縫S1、球面鏡SM、平面鏡PM、變線距光柵VSPG以及出光狹縫S2構(gòu)成的變包含角單色器，步進(jìn)電機(jī)分別控制平面鏡正弦推桿和光柵正弦推桿帶動(dòng)平面鏡PM和光柵VSPG轉(zhuǎn)動(dòng)，利用光柵尺對(duì)推桿位置進(jìn)行讀數(shù)； 其中，平面鏡PM和平面鏡正弦推桿、光柵VSPG和光柵正弦推桿都滿足正弦關(guān)系；如圖2所示，為變包含角單色器中光柵及光柵正弦推桿的關(guān)系示意圖，其中，光柵打平位置為X0，光柵正弦推桿長(zhǎng)度為TX，α為入射角，β為衍射角，γ為光柵打平時(shí)法線方向和出射光線方向的夾角，2Θ＝α-β為光柵包含角； 則光柵與光柵正弦推桿的關(guān)系式為x＝X0-TX sin(γ+β)； 類似的，平面鏡與光柵正弦推桿的關(guān)系式為y＝Y(jié)0+TY sin(Θ-γ)，其中，平面鏡打平位置為Y0，平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度為TY； 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，機(jī)械加工和安裝定位并不能夠完全保證成品與設(shè)計(jì)完全吻合；比如，設(shè)計(jì)光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY分別為500mm時(shí)，從機(jī)械角度而言，必須容忍其存在2mm的誤差，即ΔTX≤2mm，ΔTY≤2mm； 現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于變包含角單色器的標(biāo)定都是從設(shè)計(jì)參數(shù)出發(fā)，離線標(biāo)定或者局部標(biāo)定，必然導(dǎo)致標(biāo)定不準(zhǔn)確的問(wèn)題，本發(fā)明正是從這一思路著手，首先反向測(cè)定變包含角單色器參數(shù)，在進(jìn)行光譜標(biāo)定。
如圖3所示，示出了本發(fā)明提供的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法一實(shí)施例的流程圖。
首先，本發(fā)明在入光狹縫S1前設(shè)置X光源，在出光狹縫S2后設(shè)置一電離室，以利用電離室檢測(cè)X光源通過(guò)變包含角單色器的光子能量；其中，電離室沿變包含角單色器出光方向設(shè)置在該出光狹縫S2的外側(cè)，且電離室擺放方向與衍射方向(即光柵中心和出光狹縫縫連線方向)一致；理論上講，電離室與出光狹縫S2的距離越近越好，但一般情況下，將電離室設(shè)置在能夠全部吸收到變包含角單色器光線的位置即可滿足要求(比如，將電離室設(shè)置在出光狹縫S2外側(cè)1m之內(nèi)，即可滿足本發(fā)明技術(shù)方案的要求)； 具體的，該電離室可以采用自制流氣式電離室，如圖4所示 該電離室腔體內(nèi)包括一個(gè)用于加偏壓的偏壓電極筒、兩個(gè)收集極B和C、兩個(gè)保護(hù)極A和D；其中，保護(hù)極直接接地以均勻收集極邊緣電場(chǎng)，收集極經(jīng)電流表后接地； 上述電流表一般才用弱電流計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)于收集極的電流信號(hào)的測(cè)量，比如采用6517 Keithley型電流計(jì)最低可測(cè)量0.1pA的弱電流信號(hào)，且偏差小于3％，±1σ；這樣，能夠較為精確的檢測(cè)到通過(guò)變包含角單色器的、正比于入射光子能量的電流； 進(jìn)一步的，變包含角單色器的入射床可以采用氮化硅窗，即傳統(tǒng)的薄膜窗；但由于變包含角單色器工作的光子能量范圍較低(40eV-1540eV)，為避免電離室入射窗材料對(duì)該能區(qū)光子的強(qiáng)烈吸收，本發(fā)明中的自制流氣式電離室可以采用無(wú)窗工作模式；比如，可以使用玻璃毛細(xì)管陣列替代氮化硅窗，在實(shí)現(xiàn)真空差分的同時(shí)增加光強(qiáng)的透過(guò)比，以及能夠減少因薄膜窗材料的吸收對(duì)測(cè)量精度造成的影響；作為一個(gè)具體的實(shí)施例，使用的毛細(xì)玻璃管陣列的單管直徑為140μm，光闌開口為Φ＝1.5mm，共有97根，長(zhǎng)度取5mm，這種情況下，毛細(xì)玻璃管的理論透過(guò)比為60％，差分能力約為氮化硅窗的15000倍； 此外，流氣式電離室必須填充工作氣體，根據(jù)工作氣體對(duì)于X光的吸收實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，這就要求進(jìn)行工作氣體的壓強(qiáng)控制和流量控制；作為一具體的實(shí)施例，工作氣體的壓強(qiáng)控制可以選用工作范圍為0.2Pa-200Pa、精度千分之五的薄膜真空計(jì)，工作氣體的進(jìn)氣流量控制可以選擇D08-2A/Z004D型質(zhì)量流量控制器； 這樣，根據(jù)薄膜真空計(jì)和質(zhì)量流量控制器的檢測(cè)結(jié)果，調(diào)節(jié)位于電離室前端的進(jìn)氣口，以及結(jié)合調(diào)節(jié)電離室后端連接分子泵機(jī)組的排氣閥角閥，達(dá)到控制電離室內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，使其保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的目的；較佳的，為了保證測(cè)量的高精確度和束線的真空度，氣體壓強(qiáng)優(yōu)選在2Pa-150Pa范圍內(nèi)； 可以看出，當(dāng)電離室中填充某工作氣體后，就能夠通過(guò)電流表采集到變包含角單色器出射的X光線通過(guò)電離室后產(chǎn)生的特征吸收譜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于變包含角單色器參數(shù)的反向標(biāo)定，具體如下 步驟S10選擇一種電離室的工作氣體，比如氬氣Ar；當(dāng)然，也可以選擇其他的工作氣體，比如氮?dú)釴2、氖氣Ne或者氪氣Kr，等等； 步驟S11選擇所述變包含角單色器的一個(gè)包含角并固定(即先固定平面鏡在一個(gè)位置y并保持不動(dòng))，轉(zhuǎn)動(dòng)光柵(即改變x)直至所述電離室采集到該工作氣體的指定吸收譜線；記錄相應(yīng)吸收譜線下所述變包含角單色器的光柵位置x以及所述變包含角單色器對(duì)應(yīng)當(dāng)前包含角的平面鏡位置y； 舉例來(lái)說(shuō)，固定y為-7mm，由于機(jī)械精度和光柵尺精度問(wèn)題，實(shí)際測(cè)得y為-6.9995mm，以光柵尺的實(shí)際測(cè)得量為準(zhǔn)； 轉(zhuǎn)光柵掃Ar吸收譜，即改變x讀相應(yīng)的電離室電流信號(hào)，我們可以得到很多組相互對(duì)應(yīng)的電流值與x； 以電流值I(A)為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)，繪制Ar的吸收譜，如圖5所示； 從圖5中的譜形，我們可以判斷為左側(cè)為-1級(jí)譜線，右側(cè)為+1級(jí)譜線，中間峰值為零級(jí)光； 這些峰值對(duì)應(yīng)的光柵正弦推桿位置x分別為(單位mm)右側(cè)+1級(jí)9.9875；左側(cè)-1級(jí)-14.1996；0級(jí)-2.0933； 上述數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于氬氣Ar的能點(diǎn)244.39ev，以及，對(duì)應(yīng)于先前固定的平面鏡正弦推桿位置y＝-6.9995，得到如下一組數(shù)據(jù) Energy 平面鏡y+1級(jí)x 0級(jí)x -1級(jí)x 244.39ev-6.99959.9875-2.0933 -14.1996 上面的操作完成了利用電離室進(jìn)行的變包含角單色器數(shù)據(jù)的一次采集，接下來(lái)，執(zhí)行步驟S12改變所述變包含角單色器的包含角，重復(fù)執(zhí)行上述步驟S11，即轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡到另一個(gè)包含角處重新采集吸收譜線；從而，能夠得到多組能點(diǎn)、平面鏡正弦推桿位置以及各級(jí)譜線的光柵正弦推桿位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)； 較佳的，在得到某一工作氣體的多組對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)后，為了提高精度，還可以優(yōu)選包括步驟S13選擇另外一種或多種工作氣體，重新執(zhí)行步驟S11～S12進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，比如氮?dú)釴2、氖氣Ne或者氪氣Kr，等等； 可以看出，步驟S12是對(duì)步驟S11在不同包含角下的重復(fù)執(zhí)行，步驟S13是對(duì)步驟S11～S12在不同工作氣體狀態(tài)下的重復(fù)執(zhí)行；雖然更多次的重復(fù)雖然能夠提高最終的擬合精度，但卻會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間和人力成本，因此具體選擇多少種工作氣體，以及選擇多少個(gè)包含角進(jìn)行重復(fù)執(zhí)行，可以根據(jù)實(shí)際情況加以設(shè)置。
通過(guò)上述步驟S11～步驟S13，標(biāo)定者能夠根據(jù)電離室的掃光柵獲得一系列的數(shù)據(jù)，接下來(lái)通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理，完成變包含角單色器的反向測(cè)定，具體如下 步驟S21根據(jù)光柵和光柵正弦推桿的關(guān)系式x＝X0-TX sin(γ+β)，線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX，根據(jù)平面鏡和平面鏡正弦推桿的關(guān)系式y(tǒng)＝Y(jié)0+TYsin(Θ-γ)，線性擬合平面鏡打平位置Y0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY，完成變包含角單色器參數(shù)的反向測(cè)定； 1、首先線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX，包括以下步驟 ①處理獲得的數(shù)據(jù)得到x與衍射角β的對(duì)應(yīng)關(guān)系 具體來(lái)說(shuō)，安裝設(shè)計(jì)可以保證γ≈86°，|Δγ|≤0.02°，80°＜Θ＜89°，79°＜α＜90°，79°＜-β＜90°； 光柵的包含角為2Θ＝α-β，光柵方程d(sinα+sinβ)＝mλ，二者聯(lián)立，得到2dcosΘsin(Θ+β)＝mλ；則該包含角下光柵的+1級(jí)，-1級(jí)譜線分別為 +1級(jí)譜線2dcosΘsin(Θ+β+1)＝λ； (1) 0級(jí)譜線-β0＝Θ； (2) -1級(jí)譜線2dcosΘsin(Θ+β-1)＝-λ；(3) 根據(jù)光柵與光柵正弦推桿的關(guān)系式x＝X0-TX sin(γ+β)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)光柵時(shí)，根據(jù)已知參數(shù)范圍，0.9925＜cos(γ+β)＜1，數(shù)值穩(wěn)定且變化較小，暫取 聯(lián)立(1)、(2)和(4)，得到 聯(lián)立(2)、(4)和(5)，得到其中波長(zhǎng)λ是跟據(jù)能量換算出來(lái)的，其換算公式為
類似的，聯(lián)立(2)、(3)和(4)，能夠得到-1級(jí)譜線下的Θ值，進(jìn)而得到β-1； 可以看出，經(jīng)過(guò)上述處理后，得到了不同光柵位置下的β值； ②繪制x與sin(γ+β)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TX，得到的偏差值為X0； 作為一個(gè)具體實(shí)施例，如圖6所示，為一個(gè)光柵數(shù)據(jù)線性擬合示意圖，在取值γ＝86°的情況下，得到斜率502.26即為TX，得到偏差值-9.4465即為X0； ③為了獲得更加精確的數(shù)值，較佳的實(shí)施例還包括以線性擬合獲得的TX對(duì)衍射角β進(jìn)行修正后重新進(jìn)行擬合，直至TX和X0的均方差小于預(yù)設(shè)的閾值；包括 聯(lián)立和(5)，得到 進(jìn)而，用β+1和擬合得到的TX對(duì)上面的Θ，β+1作修正，得到修正后的

重新進(jìn)行擬合x＝X0-TX sin(γ+β)得到
循環(huán)上敘步驟，直至均方差值|ΔTX|，|ΔX0|最??；在本實(shí)施例中，最終擬合得到TX＝502.09，X0＝-9.43 04，均方差|ΔTX|≤0.014，|ΔX0|≤0.017； 2、其次，線性擬合平面鏡打平位置Y0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY，包括以下步驟 ①處理獲得的數(shù)據(jù)得到y(tǒng)與包含角Θ的對(duì)應(yīng)關(guān)系 在對(duì)x的擬合過(guò)程中，獲得了Θ值；當(dāng)改變包含角即改變平面鏡位置，掃該氣體的吸收譜線，或大范圍內(nèi)掃Kr(91.2eV)，Ar(244.4eV)，N2(400.8eV)，Ne(868eV)氣體的特征吸收譜線，得到多組(Θ，y)； ②繪制y與sin(Θ-γ)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TY，得到的偏差值為Y0； 作為一個(gè)具體實(shí)施例，最終擬合得到TY＝-501.257，Y0＝-14.3171，且誤差|ΔTY|≤0.012，|ΔY0|≤0.015； 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，經(jīng)過(guò)上述測(cè)量和計(jì)算所獲得的是在線變包含角單色器的實(shí)際物理參數(shù)；基于上述物理參數(shù)，可以很容易的實(shí)現(xiàn)光譜標(biāo)定，如步驟S22對(duì)于波長(zhǎng)為λ的單色光，根據(jù)變線聚光柵聚焦方程和反向測(cè)定結(jié)果，計(jì)算實(shí)際的光柵位置x和平面鏡位置y，完成對(duì)所述變包含角單色器中波長(zhǎng)為λ的單色光光譜的標(biāo)定； 具體的，當(dāng)需要波長(zhǎng)λ的單色光時(shí)，由變線聚光柵聚焦方程 sinα+sinβ＝n10mλ 解得α＝arc sin(ρ)，β＝arcsin(n10λ-ρ)， 其中 將TX，X0，Y0，TY，α，β代入光柵和光柵正弦推桿的關(guān)系式x＝X0-TX sin(γ+β)、平面鏡和平面鏡正弦推桿的關(guān)系式y(tǒng)＝Y(jié)0+TY sin(Θ-γ)，得到在該變包含角單色器實(shí)際物理參數(shù)條件下的x，y，將正弦桿走到相應(yīng)位置，就能得到相應(yīng)的單色光。
可以看出，本發(fā)明提供的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法是從變包含角單色器的實(shí)際參數(shù)出發(fā)，直接進(jìn)行光譜在線標(biāo)定；即區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的離線標(biāo)定，也區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中僅針對(duì)調(diào)諧角度進(jìn)行標(biāo)定，其標(biāo)定準(zhǔn)確且簡(jiǎn)單易行，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)際定位精度優(yōu)于0.05ev。
雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，適用于由入光狹縫、球面鏡、平面鏡、變線距光柵以及出光狹縫構(gòu)成的變包含角單色器；其特征在于，在所述出光狹縫后設(shè)置一電離室以采集該電離室中工作氣體的特征吸收譜；
在選擇一種所述電離室的工作氣體后執(zhí)行以下步驟
步驟S11固定所述變包含角單色器的包含角，轉(zhuǎn)動(dòng)光柵直至所述電離室采集到該工作氣體的指定吸收譜線，記錄相應(yīng)吸收譜線下所述變包含角單色器的光柵位置x以及所述變包含角單色器對(duì)應(yīng)當(dāng)前包含角的平面鏡位置y；
步驟S12改變所述變包含角單色器的包含角，重復(fù)執(zhí)行上述步驟S11；
對(duì)于上述步驟獲得的數(shù)據(jù)，執(zhí)行以下步驟
步驟S21根據(jù)光柵和光柵正弦推桿的關(guān)系式x＝X0-TX sin(γ+β)，線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX，根據(jù)平面鏡和平面鏡正弦推桿的關(guān)系式y(tǒng)＝Y(jié)0+TY sin(Θ-γ)，線性擬合平面鏡打平位置Y0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY，完成變包含角單色器參數(shù)的反向測(cè)定；其中，β為衍射角，γ為光柵打平時(shí)法線方向和出射光線方向的夾角，2Θ為光柵包含角；
步驟S22對(duì)于波長(zhǎng)為λ的單色光，根據(jù)變線聚光柵聚焦方程和反向測(cè)定結(jié)果，計(jì)算實(shí)際的光柵位置x和平面鏡位置y，完成對(duì)所述變包含角單色器中波長(zhǎng)為λ的單色光光譜的標(biāo)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述電離室為流氣式電離室，腔體內(nèi)包括加偏壓的偏壓電極筒、收集極以及用于均勻收集極邊緣電場(chǎng)的保護(hù)極；所述收集極通過(guò)電流表接地，用于測(cè)量正比于入射光子能量的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述電離室的入射窗采用玻璃毛細(xì)管陣列或者氮化硅窗制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述指定吸收譜線包括+1級(jí)譜線、0級(jí)譜線及-1級(jí)譜線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S12之后還包括選擇另外一種或多種工作氣體，重新執(zhí)行步驟S11～S12進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述工作氣體包括氬氣Ar、氮?dú)釴2、氪氣Kr和氖氣Ne。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S21中線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX的步驟包括處理獲得的數(shù)據(jù)得到x與衍射角β的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制x與sin(γ+β)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TX，得到的偏差值為X0。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S21中線性擬合光柵打平位置X0和光柵正弦推桿長(zhǎng)度TX的步驟還包括以線性擬合獲得的TX對(duì)衍射角β進(jìn)行修正后重新進(jìn)行擬合，直至TX和X0的均方差小于預(yù)設(shè)的閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S21中線性擬合平面鏡打平位置X0和平面鏡正弦推桿長(zhǎng)度TY的步驟包括處理獲得的數(shù)據(jù)得到y(tǒng)與包含角Θ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制y與sin(Θ-γ)的線性關(guān)系圖，得到的斜率為TY，得到的偏差值為Y0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變包含角單色器的光譜標(biāo)定方法，在所述出光狹縫后設(shè)置一電離室以采集該電離室中工作氣體的特征吸收譜；固定所述變包含角單色器的包含角，轉(zhuǎn)動(dòng)光柵直至所述電離室采集到該工作氣體的指定吸收譜線，記錄相應(yīng)吸收譜線下所述變包含角單色器的光柵位置x以及所述變包含角單色器對(duì)應(yīng)當(dāng)前包含角的平面鏡位置y；改變所述變包含角單色器的包含角，重復(fù)執(zhí)行上述步驟并線性擬合獲得數(shù)據(jù)，完成變包含角單色器參數(shù)的反向測(cè)定；對(duì)于波長(zhǎng)為λ的單色光，根據(jù)變線聚光柵聚焦方程和反向測(cè)定結(jié)果，計(jì)算實(shí)際的光柵位置x和平面鏡位置y。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)變包含角單色器光譜的在線整體標(biāo)定，且標(biāo)定準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)G01J3/28GK101750145SQ20091024121
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者唐坤, 趙屹東, 鄭雷, 馬陳燕, 韓勇, 郭志英, 鞠在強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所