掠入射多包含角平面光柵單色器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及X射線光學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種掠入射多包含角平面光 柵單色器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在軟X射線波段(0.62nm~12.4nm)，要實現(xiàn)這樣寬譜端的連續(xù)掃描，一般選 用掠入射平面光柵單色器(PGM)。在同步輻射束線中，平面光柵單色器一般由三個元件組 成，即：平面反射鏡、光柵、凹面聚焦鏡。光柵前面的平面鏡除反射光束、改變光柵的包含角 外，還起到光學濾波的作用；平面光柵色散入射光束，凹面聚焦鏡聚焦已經(jīng)分離的單色光 束。這種單色器具有以下優(yōu)點：（1)有利于采用掠入射模式，使色散的能量范圍拓展到軟X射 線；（2)光束的色散和聚焦分別由不同的光學元件擔任，給單色器的設(shè)計提供了更多的選擇 空間，可以根據(jù)不同的需求:高分辨率、或高輸出通量、或高純度光譜(消除高次諧波），確定 平面光柵光學放大倍數(shù)和切換模式，充分發(fā)揮單色器的效應(yīng)，增強某一方面的功能。
[0003] 然而，這種單色器由于其前置平面鏡繞平行于光柵轉(zhuǎn)軸的另一條軸線離軸轉(zhuǎn)動， 因而在進行波長掃描時，平面鏡和光柵都必須旋轉(zhuǎn)一定的角度進行配合才能保證所需波長 的單色光輸出，如此一來，其造成的結(jié)果便是掃描方式較為復雜，并且大幅增加了對單色器 的機械加工精度要求。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述技術(shù)不足，本實用新型提供了一種掠入射多包含角平面光柵單色器，具 有掃描方式簡單、寬能譜掃描的特點。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決問題的技術(shù)方案如下：
[0006] 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構(gòu);其中：
[0007] 入射狹縫，用于使光源的光進入單色器，并傳達至第一聚焦鏡；
[0008] 第一聚焦鏡，用于將入射的光束聚焦為平行光束，并傳達至多角度反射鏡；
[0009] 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個按照 階梯形式分布的反射面，并且每個反射面中心與光柵中心的水平方向距離 L二-//c〇l(2糾，Η為入射至多角反射鏡的光束與平面光柵中心的高度差，妒為該反射面法 線與入射光束之間的夾角;1;
[0010] 平面光柵，用于將多角度反射鏡反射的光束分光，并將色散光束傳達至第二聚焦 鏡;該平面光柵可繞其光學面中軸旋轉(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6? = 2妒=? +夕，β為平面光柵的衍射角；
[0011] 第二聚焦鏡，用于將色散光束聚焦到出射狹縫輸出；
[0012] 升降機構(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。
[0013] 進一步地，所述入射狹縫和出射狹縫均為直狹縫。
[0014] 作為優(yōu)選，所述第一聚焦鏡和第二聚焦鏡的面型均為柱面、球面、拋物面中的任意 一種。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：
[0016] (1)本實用新型設(shè)計巧妙、使用方便，其通過改進單色器的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了多角度 反射鏡和升降機構(gòu)，然后使平面光柵可以繞其光學面中軸旋轉(zhuǎn)，并限定了L、H及⑦等參數(shù)， 從而只需選擇多個光柵包含角，并配合多角度反射鏡的若干次升降，就可以實現(xiàn)寬能譜的 掃描。
[0017] ⑵根據(jù)實際情形，按照本實用新型的設(shè)計結(jié)構(gòu)，當辦=87_,86',85_，81.5°，α= 83 · 3°~88 · 7°時，一塊周期d= 833 · 3nm的平面光柵可以覆蓋1 · 24nm~24 · 80nm的波長范圍， 其光譜輸出范圍遠大于普通的光柵單色器，與平面光柵單色器的覆蓋范圍相當；但本實用 新型與現(xiàn)有的平面光柵單色器做能譜掃描時，必須要前置平面鏡和光柵進行聯(lián)動旋轉(zhuǎn)的方 式相比，其機械結(jié)構(gòu)和能譜掃描的方式更加簡單。
[0018] (3)本實用新型性價比高、實用性強、成本低廉、且易于批量生產(chǎn)，并且通過合理的 優(yōu)化參數(shù)，還可以使本實用新型具備抑制高次諧波的功能，因此，本實用新型具有廣泛的應(yīng) 用前景，非常適合用于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的方式工 作。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2為本實用新型的工作原理圖。
[0021 ]圖3為一種多角度反射鏡與平面光柵的配合示意圖。
[0022] 圖4為一種多角度反射鏡與平面光柵配合進行波長切換前的狀態(tài)示意圖。
[0023] 圖5為圖4進行波長切換后的狀態(tài)示意圖。
[0024] 其中，附圖標記對應(yīng)的名稱為：
[0025] 1-入射狹縫，2-第一聚焦鏡，3-多角度反射鏡，4-平面光柵，5-第二聚焦鏡，6-出射 狹縫。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合【附圖說明】和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的方式包括 但不僅限于以下實施例。
[0027] 如圖1、2所示，本實用新型提供了一種掠入射多包含角平面光柵單色器，其包括在 光軸上依次放置的入射狹縫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,其中：入射狹縫1用于使光源的光射入;第一聚焦鏡2用于將入射的光束聚焦為平 行光束(或光柵色散方向平行光束）；多角度反射鏡3用于將平行光束反射至平面光柵4;平 面光柵4用于將光束分光，并將色散光束(也為平行光束或光柵色散方向平行光束)傳達至 第二聚焦鏡5;第二聚焦鏡5用于將色散光束聚焦到出射狹縫6射出。
[0028] 上述光學元件中，所述的入射狹縫1和出射狹縫6均為直狹縫，所述的第一聚焦鏡2 和第二聚焦鏡5的面型則均為柱面、球面、拋物面中的任意一種。
[0029] 而作為本實用新型主要的創(chuàng)新點之一，所述多角度反射鏡3上設(shè)有n(n2 1)個按照 階梯形式分布的反射面，每個反射面中心與平面光柵中心的水平距離
，11為 入射至多角反射鏡的光束與平面光柵中心的高度差，爐為該反射面法線與入射光束之間的 夾角。并且該多角度反射鏡3依靠一升降機構(gòu)控制多角度反射鏡升降，從而使入射光束經(jīng)由 不同的反射面反射。圖3為n= 4的多角度反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 作為本實用新型主要的創(chuàng)新點之二，所述平面光柵4可繞其光