一種高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于X射線成像領(lǐng)域，具體涉及一種高譜分辨與寬譜測量范圍的透射 光柵譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 對X射線譜的能譜、能量和時空分布的測量已廣泛應(yīng)用于流體物理、材料科學(xué)、表 面科學(xué)、聚變物理和天體物理中。以激光聚變?yōu)槔?，通過研究激光與等離子體相互作用發(fā)射 的X射線譜，可以了解等離子體的詳細(xì)特性，包括等離子體電子溫度、離子溫度以及演變過 程等。透射光柵譜儀作為軟X射線譜診斷的一個重要儀器，由于具有譜分辨高、測譜范圍寬 及結(jié)構(gòu)簡單，已廣泛應(yīng)用于軟X射線譜的精密測量。
[0003] 現(xiàn)有的透射光柵譜儀，是將透射光柵和掃描相機耦合來獲得時、空分辨光譜，且透 射光柵均為同一線對密度光柵，在獲得時間分辨X射線光譜過程中，存在著以下不足：1. 單獨使用低線對密度光柵，可以測量較大范圍光譜，但由于條紋相機光陰極長度限制，所測 得的光譜分辨率亦受到限制；2.單獨使用高線對密度光柵，可提高所獲得的光譜分辨率， 但由于條紋相機光陰極長度的限制，所測光譜范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵 譜儀。
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0006] 本實用新型的高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵譜儀，其特點是，所述的透射 光柵譜儀包括入射狹縫元件、透射光柵元件和條紋相機，所述的入射狹縫元件、透射光柵元 件和條紋相機在光路的z方向依次排布。所述的透射光柵元件上包含低線對密度光柵和高 線對密度光柵。所述的條紋相機上包含光陰極狹縫元件和光陰極元件，所述的光陰極狹縫 元件和光陰極元件在光路的z方向依次排布。
[0007] 當(dāng)激光作用于靶材上時，產(chǎn)生X射線，產(chǎn)生的X射線源通過入射狹縫元件，經(jīng)低線 對密度光柵和高線對密度光柵色散作用，形成兩個分辨率不同的光譜，在條紋相機前加入 光陰極狹縫元件，來減小兩光柵色散光的干擾，擋除多余的光譜，后經(jīng)條紋相機掃描，即可 得到X射線光譜。其中，X射線源到透射光柵的距離為L 1，透射光柵元件到光陰極狹縫元件 的距離為l2。
[0008] 所述的入射狹縫元件固定于透射光柵元件前面，入射狹縫元件上刻有狹縫A和狹 縫B。狹縫A的長度大于低線對密度光柵的長度，中心與低線對密度光柵的中心在z方向 重合；狹縫B的長度大于高線對密度光柵的長度，中心與高線對密度光柵的中心在z方向重 合。狹縫A和狹縫B的寬度均為D 1，狹縫寬度與光柵譜儀譜分辨率有關(guān)。
[0009] 所述的透射光柵元件上包含低線對密度光柵和高線對密度光柵。低線對密度光柵 線對密度為1000到2000線對/毫米；高線對密度光柵線對密度為2000到5000線對/毫 米。低線對密度光柵和高線對密度光柵內(nèi)側(cè)邊緣在X方向相距距離其值大小由所測光 譜寬度決定；低線對密度光柵和高線對密度光柵中心在y方向相距距離Y。，其值大小由所 測光譜范圍及光譜分辨率決定。低線對密度光柵用來測量低能段軟X射線區(qū)域，高線對密 度光柵用來測量中能段軟X射線區(qū)域。低線對密度光柵所測量的最短和最長波長分別為 $和％，高線對密度光柵所測量的最短和最長波長分別為Λ和爲(wèi) $:。光譜分辨率的公式如 下：
[0011] 式（1)中d是光柵周期，s是X射線源的光斑尺寸。
[0012] 所述的條紋相機上包含光陰極狹縫元件和光陰極元件。所述的光陰極狹縫元件和 光陰極元件在光路的z方向水平排布。
[0013] 所述的光陰極狹縫元件上刻有狹縫C和狹縫D。狹縫C底端與狹縫D頂端在y方 向?qū)ΨQ，狹縫D底端中心與高線對密度光柵中心在z方向重合。狹縫C和狹縫D寬度均為 D2。狹縫C長度為Y1，狹縫D長度為Y2。狹縫C與狹縫D內(nèi)側(cè)邊緣在X方向相距距離X。，狹 縫C與狹縫D寬度。
[0014] 所述的光陰極狹縫元件固定于光陰極元件前，光陰極狹縫元件上刻有兩個長度不 同、寬度相等的狹縫，兩狹縫水平相距距離X。。
[0015] 光陰極狹縫可減小光柵色散光的干擾，擋除多余的光譜，為獲得時間分辨光譜關(guān) 鍵器件。同時，光陰極狹縫寬度取值大小可決定條紋相機的分辨率，取值范圍為100~300微 米。
[0016] 所述的光陰極緊貼于光陰極狹縫后且覆蓋光陰極狹縫。長度值是Y1+ Y2，寬度值 等于2?+ X。。X射線源的入射波長i.在光陰極上的色散關(guān)系可表示為：
[0018] 式（1)中m為光柵衍射級數(shù)。則光陰極上色散的波長可表示為：
[0020] 式（2)中Cl1為低線對密度光柵的周期，d2為高線對密度光柵的周期。其中第一項 為狹縫C的長度Y 1，第二項為狹縫D的長度Y2。Y為光陰極的長度，故Y=Yi+Y2。
[0021] 此光柵譜儀的能譜分辨本領(lǐng)
為：
[0023] 本實用新型的高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵譜儀能夠同時提高透射光柵 譜儀的所測光譜范圍和光譜分辨率，并且可適用于時間分辨光譜的測量，對X射線譜精密 測量具有廣闊應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型的高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵譜儀的光路結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0025] 圖2為本實用新型的透射光柵譜儀中的入射狹縫元件圖；
[0026] 圖3為本實用新型的透射光柵譜儀中的透射光柵元件圖；
[0027] 圖4為本實用新型的透射光柵譜儀中的光陰極狹縫元件圖；
[0028] 圖5為本實用新型的透射光柵譜儀的光路分解圖；
[0029] 圖中，LX射線源2.入射狹縫元件3.透射光柵元件4.條紋相機5.光陰極 狹縫元件6.光陰極元件7.狹縫A 8.狹縫B 9.低線對密度光柵10.高線對密度光 柵11.狹縫C 12.狹縫D。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0031] 以下實施例僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域 的人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因 此同等的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇。
[0032] 實施例1
[0033] 圖1為本實用新型的高譜分辨與寬譜測量范圍的透射光柵譜儀的光路結(jié)構(gòu)示意 圖，圖2為本實用新型的透射光柵譜儀中的入射狹縫元件圖，圖3為本實用新型的透射光柵 譜儀中的透射光柵元件圖，圖4為本實用新型的透射光柵譜儀中的光陰極狹縫元件圖，圖5 為本實用新型的透射光柵譜儀的光路分解圖。在圖1~圖5中，本實用新型的高譜分辨與寬 譜測量范圍的透射光柵譜儀包括入射狹縫元件2、透射光柵元件3和條紋相機4,所述的入 射狹縫元件2、透射光柵元件3和條紋相機4在光路的z方向依次排布。所述的透射光柵元 件3上包含低線對密度光柵9和高線對密度光柵10。所述的條紋相機4上包含光陰極狹縫 元件5和光陰極元件6,所述的光陰極狹縫元件5和光陰極元件6在光路的z方向依次排 布。X射線源1產(chǎn)生的X射線經(jīng)入射狹縫元件2,透射光柵元件3色散，形成兩個分辨率不 同的光譜，兩光譜在空間上錯位，經(jīng)條紋相機4掃描后，獲得X射線光譜。
[0034] 所述的入射狹縫元件2固定于透射光柵元件3前，入射狹縫元件2上刻有狹縫A7 和狹縫B。
[0035] 所述的光陰極狹縫元件5上刻有狹縫Cl 1和狹縫D12 ;狹縫Cl 1底端與狹縫D12頂 端在y方向?qū)ΨQ，狹縫D12底端中心與高線對密度光柵10中心在z方向重合