[实用新型]用于软X射线波段的透射光栅光谱仪

说明书

本实用新型涉及一种用于软X射线波段的透射光栅光谱仪，主要适用于软X射线波段内激光与脉冲气体靶相互作用的发射谱线参数的测量。

近年来，超短强激光脉冲与气体靶点作为软X射线源(以下简称靶点)相互作用的研究引起了人们的广泛注意和极大兴趣。随着辐照激光光强的增加，在不同工作条件下气体原子将呈现出新颖的强场激光物理行为。在相对较低的激光功率密度(～10¹⁵W/cm²)下，观测到的气体原子的高次谐波已进入水窗波段，波长已推进到2.7nm。在较高一些的功率密度(＞10¹⁵W/cm²)下，气体原子将被光场电离引发快电离过程，这为X-射线激光的实现提供了新的更具潜力的方案。团簇也是这一光强量级内的新现象。在10¹⁸W/cm²的激光功率密度下，电子的运动已进入相对论区，粒子加速器—作为该激光光强量级内强场物理的代表性应用前景，人们已进行了较为深入的探讨。

与研究激光-固体靶相互作用时不同，在上述激光-脉冲气体靶相互作用的研究中，所使用的光谱仪往往带前置差分泵浦部件的结构。简而言之，差分泵浦部件是一前端带有狭缝或小孔的筒状结构，后端与光谱仪密封为一体，前端近抵脉冲气体靶和靶点，气体靶点产生的高次谐波或X射线信号光经由差分泵浦部件前端的狭缝或小孔进入光谱仪并被接收器件探测。光谱仪另装有真空泵，实时地将脉冲气体靶喷出并进入光谱仪的气体抽出。由此，既可防止激光打靶产生的信号光被靶室内的剩余气体吸收，又可保证光谱仪的接收器件，如软X射线CCD相机、微通道板(MCP)等等能在较高真空度下正常运转(参阅已有技术：[1].G.Pretzler，E.E.Fill，Phys.Rev.E56,2112(1997)和G.Pretzler，E.E.Fill，Opt.Lett.22,733(1997))。

已有技术中，国外实验室一般采用宽度20～200μm的金属材料的狭缝与差分筒体构成成为一体的差分泵浦部件(参阅已有技术：[2].A.B.Borisov，X.Shi，V.B.Karpov etal.，J.Opt.Soc.Am.B11,1941(1994))，差分泵浦部件的狭缝既作为光谱仪的入射狭缝，起着降低源加宽的作用，又起着隔离靶室和光谱仪，以利于光谱仪自带的真空泵完成对光谱仪的差分泵浦的作用。上述狭缝集两种功能为一体的结构在使用上有两个缺点：第一，差分狭缝宽度和位置都不可调。在某些气体靶点需要在光谱仪的接收光轴径向上较大范围内可调的情况下，如果气体靶点在径向偏离光谱仪光轴较远，则经由差分狭缝一般距气体靶点较近(1～5cm)，金属材料构成的差分狭缝极易被会聚激光束打坏，造成狭缝扩大，过多的激光能量会通过已被打坏的狭缝进入仪器内部，将导致数据的信噪比大大降低，并引起测量数据的失真和低重复性，甚至会损坏仪器内部的光学元件等。

本实用新型的目的是提供一种用于软X射线的透射光栅光谱仪。尤其针对已有技术差分泵浦部件的不足，提高差分狭缝的抗激光破坏性能；提高差分泵浦部件对气体靶点空间位置变化的适应性和可调性。上述改进将能提高测量参数的准确性和重复性，将大大提高光谱仪的工作效率。