用Si光电二极管标定软X射线探测器

为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器—Si光电二极管对软X射线探测器进行标定.标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器—通道电子倍增器在放大电压为1.3kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析,得出在8～30nm波段内探测器标定误差为5.7%～8.9%.     

长春光机所软X射线-极紫外波段光学研究

综述了我所软X射线-极紫外波段关键技术的研究进展。描述了软X射线-极紫外波段光源技术,研制了工作波段为6~22 nm的微流靶激光等离子体光源;介绍了光子计数成像探测器技术,研制出了有效直径为25 mm,等效像元分辨率为0.3 mm的极紫外波段探测器;开展了超光滑表面加工、检测技术的研究,研制了超光滑表面抛光机,加工出高面形精度的超光滑表面,面形精度为6 nm(RMS值),表面粗糙度达0.6 nm(RMS值);进行了软X射线-极紫外波段多层膜技术的研究,研制出13 nm处反射率为60%的多层膜反射镜,150 mm口径反射镜的反射率均匀性优于±2.5%;最后,讨论了软X射线-极紫外波段测量技术研究,研制出该波段反射率计,其测量范围为5~50 nm,光谱分辨率好于0.2 nm,测量重复性好于±1%。在上述关键技术研究基础上,研制出了极紫外波段成像仪和空间极紫外波段太阳望远镜,这些仪器在我国空间科学研究项目中发挥了作用。     

软X射线掠入射金属光栅闪耀特性的 校正傅里叶展开微分法分析

在有限电导率光栅的微分理论中引入校正傅里叶展开方法,改善了计算收敛性。运用改进后的微分理论对软X射线波段掠入射金属光栅的闪耀特性做了数值分析,通过详细考察三角槽形、正弦槽形和矩形镀金光栅的软X射线-1级衍射效率对光栅结构参数和入射光状态参数的响应程度,给出了一种在使用和制作工艺上都能够接受的光栅技术指标。结果表明,作为闪耀波长为10.33 nm的软X射线波段掠入射镀金光栅,采用81°入射的刻线密度为1 200 l/mm,倾斜角为2°,顶角大于120°的三角槽形光栅较为合适,其效率可达到50%以上。同时,得到了一些优化软X射线波段掠入射金属光栅设计的新结论。     

软X射线多层膜设计中表面粗糙度对反射率的影响

给出了一种改进的软X射线波段的多层膜设计方法.在设计过程中,考虑了反射镜基底和各膜层之间的均方(RMS)粗糙度对反射率的影响 ;在Stearns提出的散射理论的基础上给出了粗糙界面的数学模型.文中以波长为λ=1.03nm的软X射线为例进行设计,设计结果表明 :要使波长为λ=1.03nm的多层膜的反射率大于10%,反射镜基底的均方粗糙度不应超过0.6nm.实验中选择几块表面粗糙度为 0.5nm(RMS)的熔石英平面镜作为基底来制作适用于该波长的、层对数超过70的多层膜.然后在的入射角下测量反射率,测得的值为10%,这与采用本设计方法得到的计算结果一致.该反射镜作为X射线谱仪的分光元件被应用于惯性约束聚变(ICF)的过程诊断中.     

X射线超反射镜的设计与制备

介绍了一种可用于X射线成像望远镜中的高能X射线反射元件的设计和制备。结合Spiller和Yamamoto方法选择了W、C作为膜层材料,用Yamshita设计方法给出初始膜系,经单纯形调优算法设计出掠入射角为8.7mrad时,对波长范围在0.0475nm～0.0886nm范围内的X射线计算反射率达21%宽波段X射线超反射镜。样品采用高精度磁控溅射方法制备,并用X射线衍射仪(XRD)测得在8.7mrad～15.7mrad内反射率为15%左右。     

空间软X射线/极紫外波段正入射望远镜研究

介绍国际上空间软X射线/极紫外波段正入射望远镜研究进展情况。着重介绍了长春光机所设计的四波段同时成像空间极紫外太阳望远镜。该望远镜由四个不同波长的多层膜正入射望远镜组成,工作波长分别为12.9nm、17.1nm、19.5nm和30.4nm,视场角为8.5′×8.5′,设计角分辨率为0.5″。为了验证设计方案可行性及关键技术水平,集成出一套17.1nm极紫外望远镜演示样机。     

软X射线电离室

软 X 射线稀有气体电离室作为软 X 射线波段绝对探测器,是通过测量光电离子流得出光谱辐射强度.并详细介绍我们研制1米软 X 射线稀有气体电离室的工作原理及结构,测出空阴极光源辐射出的HeⅡ25.6nm 离子线及 Henke 光源辐射出的 CK_α 4.47nm 线的强度随电离室工作气压的变化,外推出零气压下谱线光谱辐射强度,最终得出谱线的绝对光谱辐射强度.     

软X射线偏振光学元件的设计与制备

叙述了软X射线波段反射式多层膜起偏器和检偏器的设计原则和设计方法,优化计算了5.9nm波长处多层膜光学元件的偏振性能,阐述了其制备的过程,利用小角度衍射法对多层膜的厚度进行了测量,并对同步辐射测量的反射率结果进行了拟合分析。     

软X射线稀有气体电离室

软X线稀有气体电离室作为软X线波段绝对探测器，是通过测量光电离子流得出光谱辐射强度。介绍我们研制的1m软X射线稀有气体电离室的工作原理及结构，测出空阴极光源辐射出的HeⅡ25．6nm离子线及Henke源Cka4．47nm的强度随电离室工作气压的变化外推出零气压下谱线光谱辐射强度，最终得出谱线的绝对光谱辐射强度。     

18.2nm Schwarzschild显微物镜用多层膜带宽匹配问题分析

软X射线多层膜的进展使正入射高分辨率成像系统从红外、可见和紫外扩展到软X射线波段。由于软X射线多层膜的反射率还不能像其它波段反射镜反射率那样高,因此由两块同心球面反射镜组成的Schwarzschild物镜在软X射线波段得到了广泛的应用。本文从多层膜带宽匹配条件、Schwarzschild显微物镜的几何尺寸和多层膜镀制设备的性能出发,研究了实现Schwarzschild显微物镜带宽匹配条件的镀膜过程,为实际制备Schwarzschild显微物镜用多层膜提供理论指导。     

光学器件光谱透过率反射率实时测量系统的研制

研制了一种用于光学器件光谱透过率反射率实时测量的自动化光谱检测系统,整个系统实现了对光学器件进行透过率、反射率的在线测量,同时还可对光源进行光功率、色度等的自动检测工作。围绕该检测系统的研究背景、硬件组成、软件实现和应用前景展开了全面讨论。该系统的单次测量周期小于0.3s,可测量的光谱范围为200nm～1100nm,测量精度可达0.5%,采样间隔实时可调。     

PDP荧光粉相对亮度与VUV激发光谱的测量

摘要：发射光谱、相对亮度和激发光谱特性是大屏幕显示用荧光粉研究中重要的参考指标，发射光谱测量方法相对单一，测量精度和重复性容易保证在1％以内，但相对亮度和激发光谱受测量方法的影响，测量精度和重复精度难以达到1％的要求。本文在自行研制的测试仪器基础上，通过荧光粉表面漫反射光检测的方法改善荧光粉在120nm-300nm紫外-真空波段的相对量子效率测量精度，将相对量子效率测量误差减小到1%以内，同时利用该方法获得较为精细的激发光谱曲线，光谱分辨率达到1nm，对BaMgAl10O17：Eu蓝色荧光粉，LaPO4:Tb、LaPO4:CeTb以及YPO4：Tb绿色荧光粉激发光谱进行了测量。     

RI—106Ⅱ型真空紫外光电测试仪的研制

本文介绍一种真空紫外辐射强度测试仪的研制，仪器使用的光电管以ＣｕＩ为阴极材料，测试仪的重现性良好，光谱范围从１１０ｎｍ到２００ｎｍ动态线性范围大于１０＾２，线性相关系数ｒ＝０．９９。     

In situ multipurpose time-resolved spectrometer for monitoring nanoparticle generation in a high-pressure fluid

We developed a multipurpose time-resolved spectrometer for studying the dynamics of nanoparticles generated by pulsed-laser ablation (PLA) in a high-pressure fluid. The apparatus consists of a high-pressure optical cell and three spectrometers for in situ measurements. The optical cell was designed for experiments at temperatures up to 400 K and pressures up to 30 MPa with fluctuations within ±0.1% h(-1). The three spectrometers were used for the following in situ measurements at high pressures: (i) transient absorption spectrum measurements from 350 to 850 nm to investigate the dynamics of nanoparticle generation from nanoseconds to milliseconds after laser irradiation, (ii) absorption spectrum measurements from 220 to 900 nm to observe the time evolution of nanoparticles from seconds to hours after laser ablation, and (iii) dynamic light scattering measurements to track nanoparticles with sizes from 10 nm to 10 μm in the time range from seconds to hours after laser ablation. By combining these three spectrometers, we demonstrate in situ measurements of gold nanoparticles generated by PLA in supercritical fluids. This is the first report of in situ time-resolved measurements of the dynamics of nanoparticles generated in a supercritical fluid.     

数字电影滤光反射镜光谱设计

为了满足数字电影光学系统色温要求及提高光源能量利用效率,降低设计及光学薄膜镀制难度,计算了色温变化小、光源利用效率高的可见光高反射光谱波段。根据椭球滤光反射镜的工作原理及滤光薄膜的光谱特性,结合氙灯光源光谱及人眼的视觉函数,分析了可见光不同光谱波段对系统光效率及色度坐标的影响。获得了可见光波段光效利用率高,色度参数变化小的波段范围,解决了数字电影反光镜滤光薄膜可见光高反射波段初始设计问题。由滤光薄膜设计及镀制结果得到,405～690nm波长范围可作为数字电影滤光反射镜薄膜高反射区域,相比与氙灯光源光谱,x、y色度偏差不超过0.001,理论反射光光效率达99%以上。     

30.4nm正入射成像系统滤光片的研究

多层膜反射镜在30.4nm正入射望远镜上是主要的反射元件,但是它在紫外、可见和近红外光波段也同样有很高的反射率,因此需要滤光片来消除这些长波辐射。选择合适的滤光片材料和膜层厚度对滤光片的性能起到重要的作用。本文根据原子散射因子,理论计算出几种材料波长和线性吸收系数之间的关系,确认铝是30.4 nm波段滤光片的最好材料;考虑到透过率和膜的强度的需要,确定了滤光片的膜层厚度。改进了现有的由Mcpherson 247掠入射软X射线-真空紫外单色仪和气体空心阴极光源组成的光谱测量装置,使其适合于透过率的测量,并且波长扫描精度为±0.17Å~±0.97Å,又用其对所制备的铝滤光片进行25.6 nm～1000 nm波段的透过率测量,测量结果显示它在30.4 nm 处的透过率为58.85%。为了比较全面地反映它的透过率情况,又测量了它在紫外、可见和近红外波段透过率,测量的透过率接近零,因此证明该滤光片满足30.4 nm成像系统的需要。     

光谱非匹配对于光学遥感器定标精度影响的分析

提出了光学遥感器定标过程中,定标光源光谱非匹配对与遥感器测量精度造成的影响。并使用复合梯形法进行计算机模拟数值计算,证明测量相对误差的存在,以及相对误差与遥感器的带宽成正比。对于20nm以内的分光谱光学遥感器,光源光谱非匹配对测量精度的影响基本可以忽略。而对中低光谱分辨或全色光学遥感器,在带宽为300nm时,光源光谱非匹配造成测量相对误差传可达7.9%。采用光谱匹配的定标光源是非常必要的。     

多波长激发高分辨率微型拉曼光谱仪设计

针对不同激光波长激发测试样品所需拉曼光谱范围的差异性问题,同时为了保证拉曼光谱仪的小型化及高分辨率需求,提出一种以Czerny-Turner光路结构为基础的微型拉曼光谱仪,通过Zemax光学设计软件对光谱仪的准直镜、聚焦镜、柱面镜、光栅以及CCD的倾角及距离进行了优化。该仪器激光波长为633 nm,光谱范围为640～800 nm。进一步优化光栅旋转角度并配合聚焦镜,可使此光学系统同时适用于激光波长532 nm、光谱范围540～650 nm和激光波长785 nm、光谱范围790～1 000 nm两个波段。拉曼光谱仪分辨率为0.1 nm,该光谱仪在保证高分辨率的情况下解决了不同波段范围光学结构差异性大而导致光机设计很难整合在一起的问题。     

差分吸收NO_2激光雷达波长漂移和能量波动对浓度反演的影响

为评估差分吸收二氧化氮激光雷达中激光器的稳定性对反演浓度的影响,以NO_2的吸收谱和激光雷达方程为基础,分析了波长漂移和能量波动对距离分辨差分吸收激光雷达浓度反演带来的相对误差。采用两台Nd:YAG激光器的354.7nm波长分别泵浦两台染料激光器的方式,产生差分吸收探测所需的两个波长λon(448.10nm)和λoff(446.80nm),搭建探测大气NO_2实验系统,并就波长漂移和能量波动对NO_2浓度反演影响进行了实验验证。实验结果表明:在没有稳频条件下,当λon和λoff波长漂移≤0.005nm时,引起的浓度相对误差为≤3%;能量波动对反演浓度没有影响,但能量降低减小探测距离,当能量下降≤5%时,探测距离≤100m,实验结果与理论计算基本一致。最后,开展了大气NO_2浓度实验观测,获得实验期间水平及垂直高度0.5~3km内NO_2浓度的分布廓线,系统稳定可靠。本方法为实用化NO_2差分吸收激光雷达的设计及应用提供了理论依据及技术支持。