单色器杂散光模拟分析与验证

杂散光是衡量光谱仪器性能的重要指标。本文以荧光检测器中的单色器设计为例,分析了单色器杂散光的主要来源,通过建模及ASAP软件对单色器中杂散光的形成和分布进行了模拟,并通过实验验证了模型的正确性。在此基础上,本文初步讨论了单色器外罩内壁各表面对杂散光的影响及贡献,增加不同的光陷阱结构,并模拟了其对改善系统杂散光性能的效果。     

同步辐射装置的高输出环面光栅单色器和VUV光束线

本文讨论了由柱面反射镜和直槽环面光栅组成的掠入射单色器。柱面反射镜用来形成一个无象散彗差的单色器系统。这个单色器有很大的水平接收角。计算结果表明谱线增宽主要来自环面光栅的离焦。可以得到预期的单色器性能。本文也详细描述了单色器光学设计程序和同步辐射VUV光束线方案。     

中子衍射应力谱仪的垂直聚焦单色器的优化设计

本文应用蒙特卡罗模拟程序MCSTAS对中子衍射应力谱仪的垂直聚焦单色器利用单晶Ge（511）进行聚焦的情况进行了优化计算,得到垂直聚焦单色器的高度和单晶片间的倾角等参数的最佳值;同时对比分析了垂直聚焦单色器与平板单色器两种情况下样品处的中子注量率。最后讨论了单色器起飞角对谱仪分辨率产生的影响。     

精密冲制的单色器狭缝机构

单色器是各种光潜仪器的关键部件,而在光栅单色器中狭缝机构亦处于重要地位.以前在各种单色器中大都采用了宽度连续可调的狭缝机构.这种机构较为复杂,要求较高的加工精度.目前光谱仪器中多采用结构相当简单的可换挡或固定宽度的狭缝机构.     

中子衍射应力谱仪垂直聚焦单色器的优化设计

为提高应力谱仪样品处的中子注量率,对垂直聚焦单色器进行了优化设计.应用蒙特卡罗模拟程序MCSTAS对中子衍射应力谱仪的垂直聚焦Ge(511)单色器进行优化计算,得到了垂直聚焦单色器的高度与单晶片之间的倾角等参数的最佳值.然后,对比分析了在垂直聚焦单色器与平板单色器两种情况下样品处的中子注量率.最后,讨论了单色器起飞角对谱仪分辨率的影响.计算结果表明:单色器尺寸为50 mm×150 mm;垂直单色器在样品台中心位置的中子注入量是平板单色器的4.99倍,表明利用垂直单色器可以显著提高应力谱仪样品处的中子注量率.     

梦之线光栅单色器温度起伏对能量漂移的影响

为了确保光栅单色器温度起伏引起的能量漂移不影响光束线的表观能量分辨率,建立了单色器高精度的恒温环境。结合上海光源梦之线设计,根据光栅衍射方程推导出单色器温差与能量漂移之间的关系;据此设计了沿光束方向温度起伏较小的单色器恒温环境,测试了温度控制系统不同条件下的长期温度稳定性,并通过长时间多次测量氮气K边吸收谱的方法,得到了相应的能量漂移。结果显示:温度控制系统未启动的情况下,棚屋内最大温度变化约为0.62K,测得的能量漂移约为49 meV;温度控制系统使用独立冷水机时,最大温度变化约为0.20 K,相应的能量漂移约为17meV。实验表明,建立的单色器恒温环境满足设计要求,使得单色器温差引起的能量漂移对梦之线表观能量分辨率的影响得到有效控制。     

同步辐射X射线双晶单色器联动机构

提出了一种实现固定空间输出位置同步辐射双晶单色器的方法及联动机构。分析了基于Bragg衍射原理的此类X射线双晶单色器发展状况,尤其是在能量扫描过程中,通过运动补偿实现出射光束方向与位置固定的方法,总结了各种机械联动机构。在综合凸轮耦合运动机构及直角联动机构运动特点基础上,详细描述了国家同步辐射实验室成功研制的X射线双晶单色器L型联动机构特征,其融合了二者的优点,简化了结构与运动,重点分析了其结构原理与运动关系,以及机构运动的实现与第二晶体自身微调,并对其性能做了进一步的讨论。测试结果表明,L型联动机构完全适用于实现3.1~12.4 keV整个能量范围的全谱扫描实验研究。     

蒙特卡洛法在光栅单色器波长校正中的应用

本文以荧光分光光度计中单色器为例,采用蒙特卡洛方法进行波长补偿校正,即利用计算机生成大量的随机数来估算波长准确度补偿曲线的参数值,这些参数满足该补偿曲线上的点到波长校正点有最小的偏差。该方法克服了光机结构的误差所带来的影响,降低了调试成本。实验结果表明:经过波长校正单色器波长准确度误差小于±0.2nm,验证了蒙特卡洛方法在光栅单色器波长正中应用的可行性,为校准单色器波长提供了一种新的方法。     

SM—2型石墨单色器

石墨单色器是x射线衍射仪的重要附件之一,过去靠进口。中国科学院沈阳金属研究所与丹东仪器总厂联合研制了SM-2型石墨单色器,主要指标为:石墨单色器的反射本领为26.1％,石墨晶体的嵌镶度为0.41°,不锈钢样品(110)峰背比292,晶体最大转角为30°,探测器最大转角为50°,晶体平移距离为3mm,晶体倾角为5°,光楔平移距离为     

光栅单色器的检查和调整

本文介绍了调整和检查红外分光光度计中最常采用的自准型光栅单色器的步骤和方法,这种方法可以推广到其他类型单色器的调整中去。     

变包含角平面光栅单色器扫描转角精度的检测

针对上海光源(SSRF)软X射线谱学显微光束线站高分辨变包含角单色器(VAPGM)在超高真空环境下对波长扫描机构转角精度的现场测试,提出了一种实用、有效的检测方法。采用自制的多角棱镜,结合高精度光电自准直仪进行现场测试。首先,介绍了单色器波长扫描原理,给出角度与波长的关系;接着,理论分析了转角精度与系统分辨率之间的关系;最后,介绍了该方法的检测原理、装置及检测步骤。利用该方法完成了VAPGM平面镜(PM)和平面光栅(PG)转角精度的检测,结果分别为0.19″,0.22″,满足单色器技术指标要求。在电离室在线检测了标定后的单色器系统的分辨率,测试结果好于10000,进一步验证了该检测方法的有效性。     

SX-700单色器光栅正弦机构转角重复精度的模拟分析与测量

为了使上海光源(SSRF)研制的SX-700单色器的主要设计指标——波长扫描转角重复精度满足优于0.43″的要求,研究了单色器的波长扫描组件—光栅正弦机构的转角精度误差来源。设计单色器结构时,运用有限元分析软件AN-SYS对光栅正弦机构进行数值模拟计算,并根据模拟结果对光栅正弦机构的转角重复精度进行了误差分析,得到的转角重复精度为0.28″。依据分析结果制定了工程设计方案,并成功加工、装配了SX-700单色器。利用作者建立的一套由光电自准直仪组成的测试系统对光栅正弦机构的转角重复精度进行测试,实测精度为0.15″。结果表明,设计的SSRF的SX-700单色器光栅正弦机构的转角重复精度满足设计要求。     

层间扩散对多层膜镜单色器性能的影响

结合新近发展的多层膜极化超镜涂层材料CoFe／TiZr,采用中子反射实验测量数据,以矩阵方法为基础,对有无考虑层间扩散、表层氧化两种情况进行了进行了理论计算。采用超镜实际结构设计方法（Real Structure Design,RSD）,运用双势函数处理模型,考虑表层氧化,获得了新型超镜涂层材料CoFe／TiZr镀制多层膜镜单色器的工艺要求以及有效中子损失情况。计算结果可为采用CoFe／TiZr作为涂层材料镀制多层膜镜单色器或者多层膜镜单色器的制备及理论设计优化工作提供有价值的参考。     

柔性铰链在双晶单色器微调机构中的应用

介绍一种使用柔性铰链的双晶单色器的微调机构,分析比较了柔性铰链的理论计算和有限元计算的结果。文中给出了在双晶单色器的工作条件下的柔性铰链的参数选择过程,最后得出了参数的设计结果。     

水冷双晶单色器结构的研究

介绍了同步辐射双晶单色器第1晶体热负载的情况,分析了热变形的原因,尝试了用光学追迹的SHADOW软件计算同步光在晶面上的能量分布,并用有限元方法模拟分析了底冷式和曲顶槽式两种水冷结构.结果表明,两种水冷却结构均能有效降低晶体表面的温升,减小变形量,其投角的变化小于投角调节精度(1μrad),其中曲顶槽型结构效果更佳,可用于晶体表面热功率密度约为1.0W/mm²的场合.     

柔性铰在双晶单色器微调机构中的应用

介绍一种使用柔性铰链的双晶单色器的微调机构，分析比较了柔性铰链的理论计算和有限元计算的结果。文中给出了在双晶单色器的工作条件下的柔性铰链的参数选择过程，最后得出了参数的设计结果。     

光栅单色器及相关技术

国家同步辐射实验室（NSRL）通过建设国家大科学工程项目,在真空紫外和软X－光光学系统方面积累丰富的经验,建立了比较齐全的设计和检测等软件和硬件设施,本文介绍了NSRL已经研制及正在研制的光学单色器系统,以及在大型光栅光谱仪器技术方面的工作,包括光学设计、机械结构设计、超高真空技术,电子学硬件、软件设计和光学系统调试等内容。     

双晶单色器微调机构柔性铰链的设计

阐述了双晶单色器微调机构的基本原理,对其关键零件柔性铰链的设计作了详细介绍,利用计算机进行优化计算,应用有限元法对柔性铰链作了应力与变形分析。结果表明,有限元分析的计算值与实验测量值接近,说明采用柔性铰链的微调机构能满足精度要求。     

一种起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置

从反应堆辐射防护和中子散射谱仪应用角度出发,利用电磁铁定位技术和计算机自动化控制技术,设计加工了一种起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置。该装置通过特定的转动流程,实现了起飞角在40°～110°范围内连续可变,同时满足了单色器周围的辐射屏蔽要求,降低了实验本底和对人体的辐射伤害。     

弧矢(Sagittal)聚焦双晶单色器设计

介绍了弧矢聚焦双晶单色器系统性能要求,详细分析了满足系统性能要求的光学设计、机械设计和控制系统设计方案.具体介绍了单色化和压弯聚焦等光学设计,Bragg角的转动和固定高差的移动等关键部件的机械设计,以及以直圆柔性铰链为基础的投角、滚角、摆角调节结构.