[发明专利]一种变包含角单色器的光谱标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及变包含角单色器技术领域，尤其涉及一种变包含角单色器的光谱标定方法。

背景技术

单色器是一种能够将光源发出的光分离为所需单色光的光学器件，其中，变包含角单色器能够在较宽的工作能量范围下较好的满足聚焦条件，因此在大型科学工程(如大型同步辐射光束线分光系统)中获得日益广泛的应用。

如图1所示，对变包含角单色器的原理和结构加以简要介绍：该变包含角单色器由入光狭缝S1、球面镜SM、平面镜PM、变线距光栅VSPG和出光狭缝S2组成；其中，球面镜SM用于单色器内部的聚焦；平面镜PM置于光栅之前，通过转动平面镜PM来改变光栅的包含角，使光栅可以工作在较宽的能量范围；变线距光栅VSPG作为变包含角单色器的关键元件，具有色散特性、消相差和自聚焦功能。上述变包含角单色器的具体工作原理请参见文献“Design of a variable-included-angle Monk±Gillieson monochromator withvaried-line-spacing gratings，J.Synchrotron Rad.(2004).11，171-176”。

对于某一单色光，随着变包含角单色器中包含角的变化，相应存在很多组能够满足光分离条件的匹配关系；在多组匹配关系中，存在最佳的匹配关系，能够达到像差最小，聚焦最好，以及变包含角单色器的单色性最好。为了寻找这一最佳的匹配关系，需要进行变包含角单色器的光谱定标。

但是，作为建造上述变包含角单色器的关键技术，现有的变包含角单色器光谱标定方法(即现有的寻找最佳匹配关系的方法)却并不尽如人意，主要有以下两种方案：

(1)高精度激光干涉仪标定方法；由于激光干涉仪具有使用条件苛刻、操作复杂等缺点，因此仅能进行离线标定，安装之后精度较差，存在实际定位能点漂移等缺陷；

(2)自准直平台标定方法，请参见申请号为CN200610017219.8的中国发明专利申请“一种变包含角单色器光谱调谐角度标定的方法”，其能够实现现场对于单色器调谐角度的精确标定；

本领域技术人员可以了解，该自准直平台标定方案仅针对变包含角单色器光谱的局部标定，即工程技术人员仍需依据经验计算或者通过实验来测试所需的转角度数，再借助自准直平台标定该计算或测试获得的转角；显然，该自准直平台标定方案不但存在前后两次的累积误差，而且对于转角以外的参数，仍是通过离线标定获得，同样存在总体标定精度不高，安装后实际定位能点漂移的缺陷。

发明内容

本发明的实施例旨在克服上述现有技术中所存在的定位精度差的缺陷，提供一种变包含角单色器的光谱标定方法，通过反向测定变包含角单色器参数，实现变包含角单色器的在线光谱标定。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种变包含角单色器的光谱标定方法，适用于由入光狭缝、球面镜、平面镜、变线距光栅以及出光狭缝构成的变包含角单色器；在所述出光狭缝后设置一电离室以采集该电离室中工作气体的特征吸收谱；

在选择一种所述电离室的工作气体后执行以下步骤：

步骤S11：固定所述变包含角单色器的包含角，转动光栅直至所述电离室采集到该工作气体的指定吸收谱线，记录相应吸收谱线下所述变包含角单色器的光栅位置x以及所述变包含角单色器对应当前包含角的平面镜位置y；

步骤S12：改变所述变包含角单色器的包含角，重复执行上述步骤S11；

对于上述步骤获得的数据，执行以下步骤：

步骤S21：根据光栅和光栅正弦推杆的关系式x＝X₀-T_X sin(γ+β)，线性拟合光栅打平位置X₀和光栅正弦推杆长度T_X，根据平面镜和平面镜正弦推杆的关系式y＝Y₀+T_Ysin(Θ-γ)，线性拟合平面镜打平位置Y₀和平面镜正弦推杆长度T_Y，完成变包含角单色器参数的反向测定；其中，β为衍射角，γ为光栅打平时法线方向和出射光线方向的夹角，2Θ为光栅包含角；

步骤S22：对于波长为λ的单色光，根据变线聚光栅聚焦方程和反向测定结果，计算实际的光栅位置x和平面镜位置y，完成对所述变包含角单色器中波长为λ的单色光光谱的标定。

较佳的，所述电离室为流气式电离室，腔体内包括加偏压的偏压电极筒、收集极以及用于均匀收集极边缘电场的保护极；所述收集极通过电流表接地，用于测量正比于入射光子能量的电流。

较佳的，所述电离室的入射窗采用玻璃毛细管阵列或者氮化硅窗制成。