[實用新型]一種深紫外波段復合靈敏度光譜儀

有效

• 申請號: 201922194998.4
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN211606906U
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 閆亞東;吳冰靜;何俊華;曹宗英;許瑞華
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

本實用新型涉及一種深紫外波段復合靈敏度光譜儀，解決湯姆遜診斷系統存在體積龐大、測量結果置信度較低的問題。該光譜儀中，從光譜儀輸入端進入的待測信號經光譜分束鏡分為兩束；在透射光路中，光束經離子譜反射鏡一和離子譜反射鏡二反射；然后光束經離子譜準直拋物鏡準直后到達離子譜光柵；經光柵色散后的光束經離子譜聚焦拋物鏡聚焦于離子像面反射鏡，離子譜成像橢球鏡將色散后的信號聚焦成像于像面上；在反射光路中，光束經過短焦的電子譜準直拋物鏡準直，然后經電子譜光柵衍射分光，經光柵色散后的光束由電子譜聚焦拋物鏡聚焦于電子譜像面反射鏡上；并將光束反射至電子譜成像橢球鏡，電子譜成像橢球鏡將色散后的信號聚焦成像于公共像面上。

技術領域

本實用新型涉及一種光譜儀，具體涉及一種深紫外波段復合靈敏度光譜儀。

背景技術

在慣性約束激光聚變(ICF)研究中，輻射場區的溫度、離子/電子密度、離子/電子流速等參數直接與打靶激光的吸收、散射、聚焦成絲、束間能量傳遞等物理過程相關。該物理過程將降低打靶激光能量，破壞聚變燃料壓縮的對稱性，產生的超熱電子預熱燃料增加壓縮的難度。在一定程度上，離子/電子參數決定著聚變的成敗，有關離子/電子參數診斷的研究在ICF中占據至關重要的地位。然而對于打靶中產生的高溫、高密離子/電子，一般的接觸式測量對其是無法進行測量的。湯姆遜散射診斷作為一種非接觸式的測量方式，具有其獨特的優勢，已成為測量高密離子/電子參數的必備工具。它的原理是：采用探針光入射至高溫、高密離子/電子區域，等離子體在入射探針光作用下產生次級輻射，形成散射波；由于電子和離子的散射譜是不同的，只要分別測量出電子和離子的散射波譜就可以獲得等離子體的電子和離子的溫度、密度等信息，具有時間分辨的波譜還可反映出等離子體的漲落情況。

現有的湯姆遜散射診斷系統的診斷對象——毫米尺度等離子體位于直徑數米的真空球形靶室中心，四倍頻探針光(263nm)從真空靶室外通過真空窗口入射待測等離子體區，與等離子體發生湯姆遜散射；由于湯姆遜散射信號較弱，采用透射式/折反式光學系統抵近收集湯姆遜散射光，并將其通過真空玻璃窗口傳輸到數米外的大氣環境，然后利用分光鏡對電子散射譜和離子散射譜進行光譜分離，最后對兩個支路分別采用光譜儀色分離、條紋相機掃描記錄。設備中應用兩臺光譜儀、兩臺條紋相機，體積龐大。除此之外，現有湯姆遜診斷系統還面臨一個致命的問題是信噪比低，降低了測量結果的置信度。信噪比低的原因是湯姆遜散射信號很弱，而環境干擾光很強。在靶室內，基頻光(1053nm)、二倍頻光、三倍頻光以及打靶過程中各種物理機制產生的光，形成了寬光譜(230nm-1053nm)強干擾源，其強度要比湯姆遜散射光強若干個數量級，這給湯姆遜散射診斷技術的應用帶來了巨大挑戰。

為了解決上述問題，現有技術提出了采用5倍頻(210.6nm)探針光的深紫外湯姆遜散射測量方案，5倍頻的湯姆遜電子散射譜為150nm-200nm，離子輻射譜為200nm-220nm，這樣利用光譜過濾的方法能夠排除230nm-1053nm的強干擾。但是，深紫外光在普通的光學玻璃材料中以及大氣中均具有強烈的吸收，無法正常傳輸，這給湯姆遜散射的電子譜和離子譜的測量帶來了新的難題。當然，若用一個大的真空艙體將整個測量系統置于其中，則能解決大氣衰減問題；但是在數百個診斷設備同時聚集診斷同一個毫米尺度靶丸的前提下，每一種設備的體積都不允許自由膨脹。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有湯姆遜診斷系統存在體積龐大、測量結果置信度較低的問題，提供一種深紫外波段復合靈敏度光譜儀。

為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案來實現：

一種深紫外波段復合靈敏度光譜儀，其特征在于：包括光譜分束鏡、離子譜反射鏡一、離子譜反射鏡二、離子譜準直拋物鏡、離子譜光柵、離子譜聚焦拋物鏡、離子譜像面反射鏡、離子譜成像橢球鏡、電子譜準直拋物鏡、電子譜光柵、電子譜聚焦拋物鏡、電子譜像面反射鏡和電子譜成像橢球鏡；