[发明专利]一种用于提高软X射线线偏振度的反射式偏振元件和方法无效

专利信息
申请号: 201010232543.8 申请日: 2010-07-15
公开(公告)号: CN101937730A 公开(公告)日: 2011-01-05
发明(设计)人: 赵佳 申请(专利权)人: 北京工商大学
主分类号: G21K1/16 分类号: G21K1/16
代理公司: 北京北新智诚知识产权代理有限公司 11100 代理人: 朱丽华
地址: 100048*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 提高 射线 偏振 反射 元件 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种用于提高软X射线线偏振度的反射式偏振元件和方法。

背景技术

偏振特性是同步辐射光源优异特性之一。近年来,利用材料(尤其是磁性材料和生命物质)对入射软X射线偏振强度和偏振状态的变化进行的软X射线偏振应用研究已在生物、化学、物理、材料科学以及计量科学等领域广泛开展,并且发展了许多对于研究材料磁特性有价值的测量方法,如软X射线磁圆二色(XMCD)、磁线二色(XMLD)、磁光法拉第(Faraday)效应和克尔(Kerr)效应等。在这些研究中,精确测定入射软X射线的偏振状态显得极其重要。

由于诸多因素的影响,同步辐射光经单色器后出射的单色光的线偏振度通常不能满足实验的需要。为了获得线偏振度更高的输出光,通常采用的方法是在光路中增加偏振元件(起偏器)。

在软X射线能区,由于任何物质的折射率(实部)都接近1,并且小于1,物质对光吸收强烈,不存在透明物质,因而,在其他能量范围内可以作为偏振元件的材料无法在该能区使用。在该能区现通常选择多层膜作为偏振元件。

在软X射线能区,有窄带周期性多层膜和宽带多层膜两大类。前者通常只是针对特定波长或特定角度才能达到较好的偏振效果,不适于做应用性研究的偏振元件。所以,在实际应用中通常选用宽带多层膜。

软X射线多层膜现一般采用两种材料交替镀制的结构,其中一种材料通常选择高原子序数(吸收层);另一种选用低原子序数材料(间隔层)。此外,材料的物理、化学稳定性和相互间可能发生的反应,都是影响多层膜反射率的重要因素。所以在材料的选择上还需要考虑:(1)选择在工作波长处吸收系数尽可能小的材料作为间隔层;(2)吸收层材料要选择和已经确定的间隔层材料形成的Fresnel反射系数尽可能大的材料;(3)在制备过程中,两种材料可以形成清晰、光滑且稳定的界面;(4)两种材料不发生相互反应和扩散;材料和界面应处于热动力平衡状态;它们应具有尽可能高的熔点,且热膨胀系数相近;外界因素的影响不引起相结构的变化或相变等等。

对软X射线多层膜的优化过程,就是在选定材料和膜层数之后,通过不断调整各个参数(如膜层的厚度),得到具有最接近目标光学性能的膜系结构。

镀制软X射线能区的多层膜时,由于任一种材料的厚度都在纳米量级,因此,对制备的要求较高,例如膜层厚度的精度、膜层质量(均匀性、致密度、粗糙度等)以及界面的光滑度、粗糙度等对于偏振元件的性质影响很大。

综上所述,现有技术中选择多层膜作为偏振元件,需要根据具体的实验目的和要求对多层膜进行膜系设计,制备和应用过程比较复杂,人力物力耗费极大。要改变这些,亟待有新的材料及方法问世。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提高软X射线线偏振度的反射式偏振元件,可以克服现有技术的缺陷,省去设计和复杂工艺制备过程的麻烦。

本发明提供的一种用于提高软X射线线偏振度的方法,它是利用了新的反射式偏振元件来实现获取高线偏振度的软X射线的目的。

为实现上述目的,本发明采取以下设计方案:

一种用于提高软X射线线偏振度的反射式偏振元件,该偏振元件为人工晶体制成的反射式偏振晶片,该反射式偏振晶片具有被抛光处理的反射镜面。

所述反射式偏振晶片采用熔点高于900度且热导率高于0.1W/(cm·k)的人工晶体制成。

所述人工晶体为KTP(KTiOPO4;磷酸钛氧钾)晶体、RTP(RbTiOPO4;磷酸钛氧铷)晶体、Si(硅)晶体、Ge(锗)晶体。

一种提高软X射线线偏振度的方法,是将人工晶体晶片作为反射式偏振元件获取高线偏振度的软X射线。

该反射式偏振元件具有被抛光处理的反射镜面,该反射镜面的面积至少为可保证全部接收来自光源出射的光而所对应的面积尺寸。

所述的软X射线选取在50-180eV能区范围。

所述反射式偏振元件掠入射角(入射线与镜面的夹角)为40°~50°。

本发明创新点在于:用人工晶体晶片作为反射式偏振元件,替代现有宽带多层膜作偏振元件,由于人工晶体具有精确、完整的周期性结构,对称性高、缺陷少,利用晶体在布儒斯特角附近对软X射线(特别是50-180eV能区的软X射线)进行起偏,使经过晶体起偏后的软X射线的线偏振度得到提高,满足进行软X射线偏振应用研究对光源线偏振度的要求。

本发明的优点是:

1)利用结构完整的人工晶体晶片作为软X射线能区反射式偏振元件,避免了用宽带多层膜作偏振元件时所必须进行的膜系设计和复杂的工艺制备过程,简化了实验操作过程。

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