[實用新型]一種寬波段譜晶體譜儀

無效

• 申請號: 00205765.4
• 申請日: 2000-02-22
• 公開（公告）號: CN2426981Y
• 公開（公告）日: 2001-04-18
• 發明（設計）人: 張杰;李贊良
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及X射線譜測量技術領域，特別是涉及一種測量寬波段X射線譜的晶體譜儀。

晶體譜儀是測量短波長輻射(X射線、γ射線)的線狀譜和連續譜的重要儀器，它使人們能夠在原子尺度上去深入了解物質結構，從而建立起一門有廣泛應用領域和重要理論意義的X射線譜學。

晶體譜儀依晶體反射面所取形狀可分為兩類：平晶譜儀和彎晶譜儀。后者的分光晶片被彎曲成柱面狀或球面狀，能將譜聚焦，因而比前者(反射面為平面)有高得多的集光度(光強／單位面積)，有著更為廣闊的應用領域。

Von?Hamos譜儀是將分光晶片彎曲成柱面狀以實現垂直于色散方向聚焦的一種彎晶譜儀[文獻1，L．Von?Hamos，Naturwissenschaften，20(38)，705(1932)]。如圖1所示，晶體C的曲率半徑為R，曲率軸線為SS′，由位于SS′輻射源S發射的X射線落到晶面上，其中入射到弧線aa′上各點的光線與晶面的傾角均為θ_B(Bragg角)，被晶體衍射后按Bragg定律將會聚于曲率軸線上S′點，相應于一個波長λ。令距離SS′=L，則L=2RCOSθ_B，當波長增加時，θ_B也增加，點A和S′將移近S，反之，則離開S；若晶片寬度越大，獲得的X射線譜的波長范圍就越寬。

Von?Hamos譜儀特別適用于微小輻射源的分析，早期用于金屬、合金材料的X射線微區分析。近年來它廣泛用于激光慣性約束聚變、X射線激光和激光等離子體等重要研究領域，用于診斷等離子體參數，研究等離子體基本過程[文獻2，B．Yaakabi，et?al，Rev．Sci．Instrum，50，1609(1979)]；文獻3，Λ．Π．eBeΛbko，KBAHTOBAэΛEKTPOHUKA．4，2013(1997)]。這些研究通常期望能夠從一次激光打靶或者說一次曝光得到的X射線譜中獲得盡可能多的時空信息。由于Hamos譜儀集光度高(比平晶譜儀高10-100倍)，易于在一次激光打靶中獲得X射線譜，避免等離子體自身不穩定性和不重復性帶來的困難，它也適用于測量一些弱譜線(例如被壓縮的靶芯發射的譜，高能級躍遷和高離化態離子的譜線等)。此外，用它還可以獲得較高空間分辨率測量，這對于研究等離子體中的非均勻性有重要意義。然而，以往的Hamos譜儀只采用一塊分光晶體，而且為了獲得高集光度和高分辨率必須保證晶片的彎曲質量，晶片通常不可能做得太寬。因此，一次激光打靶獲得的波長范圍很窄。例如，以下列三種常用晶體為例，若曲率半徑為63mm，晶片寬度為20mm，可得到的最大波長范圍△λ分別為：MICA～2．388，ADP～1．280，QTZ～0．243。若要擴展波段，或者獲得另一波段的譜，則需改變θ_B角(譜儀沿色散方向尺寸勢必加大)，或者更換合適的晶體。這些都必須重新調節譜儀，并進行另一次激光打靶。這不僅增加調節的麻煩，更重要的將影響測量精度(精確地調節譜儀才能獲得高集光度和高分辨率)，而且許多情況下激光打靶實驗只容許在一次打靶中獲得所需的數據。此外，依靠一塊有限寬度的晶體不可能同時獲得波長相差很大的多個分立波段的譜。

本實用新型的目的是針對以往Von?Hamos譜儀的缺點和不足，通過采用多塊有限寬度的分光晶體來實現在一次激光打靶中獲得多個分立波段的譜，或擴展所需波段，從而獲得有用的時、空信息，提高測量精度。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型根據所需的波段，相應地選用兩塊或兩塊以上不同種類或相同種類的分光晶體2，將它們彎曲成相同的所需的曲率半徑R，然后按波長依序緊密排列或分離排列，并使它們的反射面處于同一圓柱面上。分光晶體2和探測器4分別處于基座上兩個嚴格平行的導軌上，可分別沿導軌移動以改變θ_B角探測不同的波長范圍；亦可垂直于導軌方向移動，以調節X射線輻射源1和探測器4入射平面的位置，使它們落在分光晶體的曲率軸線上。這樣，如圖2所示，從X射線輻射源1發射的X輻射被分光晶體2衍射后按Bragg定律將產生多個分立波段的譜依序排列在晶體曲率軸線上，由探測器4記錄，從而實現在一次激光打靶中同時獲得多個分立波段的譜或擴展所需的波段。

在使用中為便于測量和比較不同波長范圍的譜，所選用的多塊分光晶體既可以緊密排列，也可以分離排列。