[发明专利]一种桌面型软X射线波段光学元件偏振检测装置

说明书

本发明涉及一种桌面型软X射线波段光学元件偏振检测装置，包括软X射线光源组件、软X射线起偏腔室组件、360°旋转组件、真空组件、狭缝组件、软X射线光强监测组件、样品腔室组件和探测组件，通过对紧凑型结构、固定方式和线偏振软X射线光强监测机构的设计，搭建了360°范围线偏振方向可调的软X射线光学元件偏振检测平台。与现有技术相比，本发明具有结构简单、紧凑、便于安装调试、精度高等优点，适用于在实验室内开展光学元件软X射线偏振特性检测。

技术领域

本发明涉及光学元件偏振特性检测领域，尤其是涉及一种桌面型软X射线波段光学元件偏振检测装置。

背景技术

目前，应用在软X射线波段多层膜反射镜偏振特性的检测通常需要在同步辐射光源进行，等待测试的周期较长而实际测试的时间较短，对软X射线波段反射镜的研究工作带来很多不便，严重影响了反射镜研发进度和效率。为了提高反射镜研发效率，缩短研发周期，开发在实验室条件下的桌面型软X射线偏振检测平台具有重要的应用价值。

在我国，目前软X射线波段多层膜偏振特性检测均在同步辐射光源完成。国内专利“同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置”(CN101271024A)公开了一种同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置。该装置能够实现双反、双透、前反后透和前透后反四种模式的检测，但该装置基于北京同步辐射光源，并且体积庞大、结构复杂。由于测试需要申请机时，不能及时有效地实现对样品的测试。国外发表的论文“Soft X-ray Polarimeter LaboratoryTests”(Murphy K D等人,Proceedings of SPIE-The International Society forOptical Engineering,2010,7732，77322Y)公开了一种实验室型软X射线偏振特性测量装置。该装置采用密封管式软X射线光源和多层膜反射镜产生线偏振软X射线，通过旋转软X射线光源和多层膜反射镜，产生具有不同线偏振角度的软X射线。该装置具有四点不足之处：一是该装置缺少线偏振软X射线光强在线监测组件，因此光学元件偏振特性测量结果的可靠性较差，不能得到绝对反射率；二是该装置的起偏反射镜固定在螺旋直线导入器上，因此反射镜固定不稳，导致旋转过程中光强稳定性和准直度较差；三是该装置的软X射线光源和多层膜反射镜只能实现180°范围的旋转，线偏振软X射线的偏振方向变化范围为-40°～140°；四是该装置体积庞大，长度具有17m，搭建成本和运行成本巨大.

综合国内外关于软X射线偏振检测平台的研究，为了在实验室条件下搭建结构紧凑、性能优良的软X射线偏振检测平台需要解决两个关键技术难题，一是如何实现线偏振软X射线的偏振方向0°～360°全角度覆盖，二是如何提高软X射线偏振特性检测精度。

为了实现0°～360°全角度范围的线偏振软X射线，需要满足软X射线光源和多层膜反射镜一起绕光轴的360°旋转。然而庞大的机械结构在旋转过程中较难保证稳定性，另外在旋转过程中容易与光学平台桌面发生干涉而影响旋转角度范围。因此，为了实现软X射线光源和多层膜反射镜绕光轴进行稳定的360°旋转，需要更加稳定的机械结构设计，并确保旋转轴指向稳定。

影响检测精度的主要因素包括多层膜反射镜在旋转过程中的稳定性和样品反射镜反射率的测量精度。由于多层膜反射镜的角带宽很小，起偏反射镜角度的微小偏差会对检测精度产生很大影响。目前，Murphy等人公开的论文中反射镜是通过螺旋直线导入器进行固定，该方式把导入器的调节机构留在真空腔体外，使得整个腔体具有更重的负载和更大的尺寸。此外，由于导入器机械部件中存在一定结构间隙，该固定方式导致旋转过程中反射镜相对于软X射线光源会有微小的移动和转动，严重影响经多层膜反射镜反射后的线偏振软X射线的光强稳定性和准直度。为了改善偏振检测精度，需要设计一种更加牢固的多层膜起偏反射镜固定方式。此外，入射到样品上的线偏振X光的强度并不稳定。为提高反射率的测量精度，需要对入射线偏振光强进行监测，并根据在线监测结果得到在不同偏振方向下样品的绝对反射率。

发明内容