意圖。
[0036] 作為本發(fā)明主要的創(chuàng)新點(diǎn)之二，所述平面光柵4可繞其光學(xué)面中軸旋轉(zhuǎn)（設(shè)置一 旋轉(zhuǎn)軸即可實(shí)現(xiàn)），調(diào)節(jié)光束的入射角α，并且該平面光柵的光柵包含角
β為平面光柵的衍射角。
[0037] 本發(fā)明可輕松實(shí)現(xiàn)寬能譜的掃描，其波長(zhǎng)掃描的原理如下：
[0038] 平面光柵4的每個(gè)包含角θ η對(duì)應(yīng)于一定的波段[λ _，λ _J，對(duì)應(yīng)的入射角分 別為
（正級(jí)衍射），其中 αnmin，α 為平面光柵4入射角的最小和最大值，由光柵旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)、光柵尺寸、單色器 收集角確定；m為光柵衍射級(jí)次，d為平面光柵4的周期。
[0039] 當(dāng)需要輸出的波長(zhǎng)λ在某個(gè)包含角Θ i對(duì)應(yīng)的波段[λ 1ηαη，λ lniax]內(nèi)切 換時(shí)，平面光柵4在固定包含角的模式下工作，只需要旋轉(zhuǎn)它使入射角Ci1滿足
(其中λ為輸出波長(zhǎng)，G1-Ct1= β 然后光束便可在經(jīng)由平 面光柵4分光后，由第二聚焦鏡5聚焦到出射狹縫6輸出。
[0040] 而如果需要輸出的波長(zhǎng)λη超出當(dāng)前包含角Θ i對(duì)應(yīng)的波段，那么就利用升 降機(jī)構(gòu)控制多角度反射鏡3上升或下降，使多角度反射鏡3上對(duì)應(yīng)的反射面移進(jìn)光路， 然后切換平面光柵4的包含角到對(duì)應(yīng)值θ η，再旋轉(zhuǎn)平面光柵4,使其入射角αη滿足
然后再按照上述方式，就可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)λη的輸出。圖4、圖5 為其中一種實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)切換的示意圖。
[0041] 在上述波長(zhǎng)掃描的過(guò)程中，由于平面光柵4輸入和輸出的光束始終為平行光束， 離焦像差
中光柵的物距r和像距r'均為無(wú)窮遠(yuǎn)，因此平行光柵4 旋轉(zhuǎn)掃描波長(zhǎng)時(shí)，始終有F2。。= 0,即無(wú)離焦像差。這樣單色器無(wú)需移動(dòng)出射狹縫6,仍可保 證色散光束始終聚焦于出射狹縫處。
[0042] 此外，為了使多角度反射鏡的角度間隔精度控制在要求的公差范圍內(nèi)，解決加工 誤差對(duì)單色器度精度的影響，在進(jìn)行波長(zhǎng)掃描時(shí)，首先應(yīng)對(duì)多角度反射鏡的多個(gè)反射面之 間的傾角間隔用精密測(cè)角儀進(jìn)行標(biāo)定測(cè)試，其標(biāo)定測(cè)試的精度<〇. 1"。繼而再以實(shí)際測(cè)試 的角度值作為標(biāo)準(zhǔn)角，進(jìn)行平面光柵包含角的調(diào)整。
[0043] 下面再以一個(gè)實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行介紹。
[0044] 第一聚焦鏡2和第二聚焦鏡5的焦距分別為T(mén)1= 1700mm, r 2= 3500mm，入射角均 為87.5°。來(lái)自光源的光，經(jīng)入射狹縫1，由第一聚焦鏡22聚焦成為平行光，再經(jīng)多角度反 射鏡3反射到達(dá)平面光柵4。光束經(jīng)平面光柵4分光后，色散光束經(jīng)第二聚焦鏡5聚焦到出 射狹縫6處輸出。設(shè)計(jì)入射到多角度反射鏡的光束與平面光柵轉(zhuǎn)軸的垂直距離H = 35_， 周期d = 833. 3nm的平面光柵4 ;設(shè)計(jì)多角度反射鏡3的不同反射面，使平面光柵的包含角 可以在174°、172°、170°、163°之間切換，從而分別對(duì)應(yīng)四個(gè)波段：1.24nm~2. 48nm、 2. 06nm~4. 43nm、4. 13nm~8. 26nm、7. 74nm~24. 80nm。平面光概4以其光學(xué)面中軸為旋 轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)其入射角α，調(diào)節(jié)范圍為83. 3°~88. 7°。單色器在進(jìn)行波長(zhǎng)掃描時(shí)，首先 確定相應(yīng)的包含角Θ，然后將對(duì)應(yīng)的多角度反射鏡3的反射面中心移至光路中心，再調(diào)節(jié) 平面光柵4的入射角α，使需要輸出的波長(zhǎng)從出射狹縫6處輸出。
[0045] 本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)單色器的結(jié)構(gòu)，使其與光學(xué)原理得到了完美的結(jié)合，從而不僅拓 寬了光譜輸出的范圍，而且結(jié)構(gòu)及掃描方式簡(jiǎn)單、成本低廉，可靠性和穩(wěn)定性強(qiáng)。因此，相比 現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明技術(shù)進(jìn)步十分明顯，其具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
[0046] 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無(wú)實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)或潤(rùn)色，其所解決的 技術(shù)問(wèn)題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 掠入射多包含角平面光柵單色器，其特征在于，包括入射狹縫（1)、第一聚焦鏡（2)、 多角度反射鏡（3)、平面光柵（4)、第二聚焦鏡（5)、出射狹縫(6)以及升降機(jī)構(gòu)；其中： 入射狹縫，用于使光源的光進(jìn)入單色器，并傳達(dá)至第一聚焦鏡； 第一聚焦鏡，用于將入射的光束聚焦為平行光束，并傳達(dá)至多角度反射鏡； 多角度反射鏡，用于將平行光束反射至平面光柵；該多角度反射鏡上設(shè)有η個(gè)按照階 梯形式分布的反射面，并且每個(gè)反射面中心與光柵中心的水平方向距離L= -//cot(2供），： Η為入射至多角反射鏡的光束與平面光柵中心的高度差，穸為該反射面法線與入射光束之 間的夾角；η彡1 ; 平面光柵，用于將多角度反射鏡反射的光束分光，并將色散光束傳達(dá)至第二聚焦鏡；該 平面光柵可繞其光學(xué)面中軸旋轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)光束的入射角α，并且該平面光柵的光柵包含角 沒(méi)二二》+ /?，β為平面光柵的衍射角； 第二聚焦鏡，用于將色散光束聚焦到出射狹縫輸出； 升降機(jī)構(gòu)，用于控制多角度反射鏡的升降，使入射光束經(jīng)由不同的反射面反射。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掠入射多包含角平面光柵單色器，其特征在于，所述入射狹 縫⑴和出射狹縫（6)均為直狹縫。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掠入射多包含角平面光柵單色器，其特征在于，所述第一 聚焦鏡（2)和第二聚焦鏡（5)的面型均為柱面、球面、拋物面中的任意一種。4. 權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的單色器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描的方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 判斷需要輸出的波長(zhǎng)λ是否處在平面光柵當(dāng)前的包含角Θ對(duì)應(yīng)的波段內(nèi)，是，則 旋轉(zhuǎn)平面光柵，使其入射角am為光柵衍射級(jí)次，d為平面光 柵的光柵周期，進(jìn)入步驟（3);否，則進(jìn)入步驟（2); (2) 控制多角度反射鏡上升或下降，使相應(yīng)的反射面移進(jìn)光路，并根據(jù)6? = 2p得 到對(duì)應(yīng)的、且包含有波長(zhǎng)λ的包含角θη，然后旋轉(zhuǎn)平面光柵，使其入射角αη滿足(3) 平面光柵將光束分光，并將色散光束傳達(dá)至第二聚焦鏡； (4) 將色散光束聚焦到出射狹縫，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的輸出； (5) 循環(huán)步驟⑴~（4);實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種掠入射多包含角平面光柵單色器，包括入射狹縫、第一聚焦鏡、多角度反射鏡、平面光柵、第二聚焦鏡、出射狹縫以及升降機(jī)構(gòu)；其中：入射狹縫用于使光源的光進(jìn)入單色器；第一聚焦鏡用于將入射的光束聚焦為平行光束；多角度反射鏡用于將平行光束反射至平面光柵；平面光柵用于將多角度反射鏡反射的光束分光，并將色散光束傳達(dá)至第二聚焦鏡；第二聚焦鏡用于將色散光束聚焦到出射狹縫輸出；升降機(jī)構(gòu)用于控制多角度反射鏡的升降。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、操作方便、覆蓋能段寬，其可在同步輻射裝置或其他軟X射線光譜分析中以較高分辨率方式工作，因此，本發(fā)明具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
【IPC分類】G01J3/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105300518
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510797107
【發(fā)明人】魏來(lái), 錢鳳, 張強(qiáng)強(qiáng), 陳勇, 楊祖華, 晏卓陽(yáng), 巫殷忠, 曹磊峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日