專利名稱：高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱畸變晶體的測試，特別是涉及一種高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，具有實用價值，能解決國家大型工程系統(tǒng)中面臨的困難，為重大工程技術(shù)決策做出根本性的依據(jù)。
背景技術(shù)：
早在19世紀末，就有人預言一個具有加速度的帶電粒子，不論是作直線加速運動，還是作圓周向心加速運動，都能產(chǎn)生電磁輻射。1947年4月16日，在美國紐約州通用電氣公司的實驗室中，正在調(diào)試一臺新設計的、能量為70兆電子伏的電子同步加速器。這臺加速器與其他類型的電子加速器有一個重要的不同，它的真空室是透光的，原想這樣可方便地觀察到真空室里的裝置，如電極位置的情況，但竟導致了一個重大發(fā)現(xiàn)。就在這一天的調(diào)試中，一位技工偶然從反射鏡中看到了在水泥防護墻內(nèi)的加速器，有強烈“藍白色的弧光”。起先，物理學家以為這是切倫科夫輻射，經(jīng)仔細分析，認為是加速運動的電子所產(chǎn)生的輻射，被稱為同步輻射。實驗表明，這種輻射光的顏色隨電子能量的變化而變化。當電子能量為40兆電子伏時，光的顏色是黃色；降到30兆電子伏時，變?yōu)榧t色，且光強變?nèi)?；降?0兆電子伏時，就看不到可見光了。
同步輻射的發(fā)現(xiàn)在當時引起了科學界轟動，不少科學家著手研究這種輻射的性質(zhì)。同步輻射具有以下特點1)具有連續(xù)的譜分布。它可以覆蓋從遠紅外到X射線的一個相當寬闊的頻域。
2)具有良好的準直性。沿著電子軌道的切線方向射出，同步輻射集中在軌道平面一個很小的垂直張角內(nèi)。
3)具有很高的譜亮度。在X射線領(lǐng)域，譜亮度定義為單位時間、單位面積、單位立體角和0.1％帶寬內(nèi)的光子數(shù)。為了提高同步輻射源的單色亮度，在儲存環(huán)里引進磁鐵插入件，如扭擺器和波蕩器。插入件的引入將同步輻射源的亮度較彎轉(zhuǎn)磁鐵提高了104倍。
4)具有良好的偏振性。在電子軌道面內(nèi)的同步輻射是百分之百偏振的，偏離軌道面的同步輻射是橢圓偏振的。
現(xiàn)在同步輻射在全世界獲得了極為廣泛的應用，人們花巨資建造被當今稱之為“光子工廠”的裝置，例如已被國務院批準的正在建造的上海同步輻射光源，投資12億人民幣興建。由于同步輻射光源輸出的是從紅外到X射線波段的連續(xù)譜分布，而實際需要的往往是一條高亮度的單色譜，因此，在同步輻射裝置上，差不多所有的試驗站，都需要一個單色器進行濾波才能工作。
近年來，由于X射線成像技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是硬X射線相襯成像，對光源的穩(wěn)定性具有很高的要求，而在實際工作中，成像質(zhì)量忽高忽低，很不穩(wěn)定，因此人們把目光投注于單色器的熱穩(wěn)定性上，探測單色器的熱畸變成了當務之急，而這方面的工作，在國內(nèi)外均未見報導。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了探測單色器的熱畸變的當務之急，提供一種同步輻射用單色器熱畸變在線檢測的裝置，該裝置應具有高分辨、無損傷、無接觸、在線檢測的優(yōu)點，分辨能力達到λ/20。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是在激光光源輸出光束的前進方向依次設擴束望遠鏡和第一分束器，該第一分束器的透射光束A與待測的硅單晶單色器成一夾角，其反射光束經(jīng)第二全反射鏡反射而入射到第二分束器再反射進入探測器，該第一分束器的反射光束B經(jīng)第一反射鏡的反射入射到第二分束器，其透射光束B與光束A疊加形成干涉光束，探測器的記錄界面垂直于該干涉光束，探測器的信號線接計算機。
所述的激光光源是一臺輸出3mW的單橫模He-Ne激光器。
所述的擴束望遠鏡是一臺放大倍數(shù)為50倍的擴束望遠鏡系統(tǒng)。
所述的分束器是一塊對6328反射和透過各為50％的介質(zhì)膜板。
所述的全反射鏡是一塊對6328反射率為100％的介質(zhì)膜板。
所述的探測器是一臺CCD電荷耦合器，光譜靈敏區(qū)在硬X射線波段。
所述的計算機(9)是一臺能將CCD信號變換成可視圖形的機器。
本實用新型的技術(shù)效果如下本實用新型巧妙地將待測硅單晶單色器作為干涉儀的一個臂，這樣由于X射線作用其上引起的熱畸變，能用光學干涉方法探測出來，分辨率可以達到λ/20，這就保證了在線無損無接觸高分辨測試的最終目的。


圖1為本實用新型高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置的光路示意圖。
具體實施方式
本實用新型的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置實施例的光路如圖1所示，由圖可見，本實用新型高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置的結(jié)構(gòu)是在激光光源1輸出光束的前進方向依次設擴束望遠鏡2和第一分束器3，該第一分束器3的透射光束A與待測的硅單晶單色器4成一夾角，其反射光束經(jīng)第二全反射鏡7反射而入射到第二分束器6再反射進入探測器8，該第一分束器3的反射光束B經(jīng)第一反射鏡5的反射入射到第二分束器6，其透射光束B與光束A疊加形成干涉光束，探測器8的記錄界面垂直于該干涉光束，該探測器8的信號線接計算機9。
所述的激光光源1是一臺輸出3mW的單橫模He-Ne激光器。
所述的擴束望遠鏡2是一臺放大倍數(shù)為50倍的擴束望遠鏡系統(tǒng)。
所述的分束器3和6是一塊對6328反射和透過各為50％的介質(zhì)膜板。
所述的全反射鏡5和7是一塊對6328反射率為100％的介質(zhì)膜板。
所述的探測器8是一臺CCD電荷耦合器，光譜靈敏區(qū)在硬X射線波段。
所述的計算機9是一臺能將CCD信號變換成可視圖形的機器。
所說的待測的硅單晶單色器4是一塊待測的某同步輻射裝置4W1A形貌站上的在線光學元件。當同步輻射工作時，它用來將多色的X射線變成單色X射線，由于X射線作用其上，使其經(jīng)受熱負載而產(chǎn)生應變，導致X射線波面畸變，本實用新型將其作為干涉儀的一個臂。
本實用新型的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置及方法的工作原理和基本過程如下首先將X射線源關(guān)掉，使硅單晶單色器4處于無熱負載狀態(tài)下，然后開啟He-Ne激光光源1，調(diào)整干涉儀，使其處于零級條紋狀態(tài)，即A束與B束平行狀態(tài)，然后再開啟X射線源，讓X射線經(jīng)過硅單晶單色器4和硅單晶單色器10，再觀察計算機上的屏幕，此時得到的干涉條紋，即由X射線導致硅單晶單色器4引起的熱畸變，這將為該工程提供準確無誤的有用數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了高分辨在線無損無接觸探測的目的。
這一方法對于所有的同步輻射裝置，凡使用單色器有熱負載的試驗站皆適合。
權(quán)利要求1.一種高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是在激光光源(1)輸出光束的前進方向依次設擴束望遠鏡(2)和第一分束器(3)，該第一分束器(3)的透射光束A與待測的硅單晶單色器(4)成一夾角，其反射光束經(jīng)第二全反射鏡(7)反射而入射到第二分束器(6)再反射進入探測器(8)，該第一分束器(3)的反射光束B經(jīng)第一反射鏡(5)的反射入射到第二分束器(6)，其透射光束B與光束A疊加形成干涉光束，探測器(8)的記錄界面垂直于該干涉光束，探測器(8)的信號線接計算機(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的激光光源(1)是一臺輸出3mW的單橫模He-Ne激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的擴束望遠鏡(2)是一臺放大倍數(shù)為50倍的擴束望遠鏡系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的分束器(3，6)是一塊對6328反射和透過各為50％的介質(zhì)膜板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的全反射鏡(5，7)是一塊對6328反射率為100％的介質(zhì)膜板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的探測器(8)是一臺CCD電荷耦合器，光譜靈敏區(qū)在硬X射線波段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于所述的計算機(9)是一臺能將CCD信號變換成可視圖形的機器。
專利摘要一種高分辨無接觸在線檢測同步輻射單色器熱畸變干涉裝置，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是在激光光源輸出光束的前進方向依次設擴束望遠鏡和第一分束器，該第一分束器的透射光束A與待測的硅單晶單色器成一夾角，其反射光束經(jīng)第二全反射鏡反射而入射到第二分束器再反射進入探測器，該第一分束器的反射光束B經(jīng)第一反射鏡的反射入射到第二分束器，其透射光束B與光束A疊加形成干涉光束，探測器的記錄界面垂直于該干涉光束，探測器的信號線接計算機。本實用新型具有高分辨、無損傷、無接觸、在線檢測的優(yōu)點，分辨能力達到λ/20。
文檔編號G01N21/45GK2729702SQ20042008261
公開日2005年9月28日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 朱化鳳, 李儒新, 徐至展 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所