专利名称：同步辐射用单色器热畸变在线探测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热畸变晶体的测试，特别是涉及一种同步辐射专用单色器热畸变在线检测的装置及方法，具有实用价值，能解决国家大型工程系统中面临的困难，为重大工程技术决策做出根本性的依据。
背景技术：
早在19世纪末，就有人预言一个具有加速度的带电粒子，不论是作直线加速运动，还是作圆周向心加速运动，都能产生电磁辐射。1947年4月16日，在美国纽约州通用电气公司的实验室中，正在调试一台新设计的、能量为70兆电子伏的电子同步加速器。这台加速器与其他类型的电子加速器有一个重要的不同，它的真空室是透光的，原想这样可方便地观察到真空室里的装置，如电极位置的情况，但竟导致了一个重大发现。就在这一天的调试中，一位技工偶然从反射镜中看到了在水泥防护墙内的加速器，有强烈“蓝白色的弧光”。起先，物理学家以为这是切伦科夫辐射，经仔细分析，认为是加速运动的电子所产生的辐射，被称为同步辐射。实验表明，这种辐射光的颜色随电子能量的变化而变化。当电子能量为40兆电子伏时，光的颜色是黄色；降到30兆电子伏时，变为红色，且光强变弱；降到20兆电子伏时，就看不到可见光了。
同步辐射的发现在当时引起了科学界轰动，不少科学家着手研究这种辐射的性质。同步辐射具有以下特点1)具有连续的谱分布。它可以覆盖从远红外到X射线的一个相当宽阔的频域。
2)具有良好的准直性。沿着电子轨道的切线方向射出，同步辐射集中在轨道平面一个很小的垂直张角内。
3)具有很高的谱亮度。在X射线领域，谱亮度定义为单位时间、单位面积、单位立体角和0.1％带宽内的光子数。为了提高同步辐射源的单色亮度，在储存环里引进磁铁插入件，如扭摆器和波荡器。插入件的引入将同步辐射源的亮度较弯转磁铁提高了104倍。
4)具有良好的偏振性。在电子轨道面内的同步辐射是百分之百偏振的，偏离轨道面的同步辐射是椭圆偏振的。
现在同步辐射在全世界获得了极为广泛的应用，人们花巨资建造被当今称之为“光子工厂”的装置，例如已被国务院批准的正在建造的上海同步辐射光源，投资12亿人民币兴建。由于同步辐射光源输出的是从红外到X射线波段的连续谱分布，而实际需要的往往是一条高亮度的单色谱，因此，在同步辐射装置上，差不多所有的试验站，都需要一个单色器进行滤波才能工作。
近年来，由于X射线成像技术的不断发展，特别是硬X射线相衬成像，对光源的稳定性具有很高的要求，而在实际工作中，成像质量忽高忽低，很不稳定，因此人们把目光投注于单色器的热稳定性上，探测单色器的热畸变成了当务之急，而这方面的工作，在国内外均未见报导。
发明内容
本发明的目的是为了探测单色器的热畸变的当务之急，提供一种同步辐射用单色器热畸变在线检测的装置，该装置应具有高分辨、无损伤、无接触、在线检测的优点，分辨能力达到λ/20。
本发明的技术解决方案如下一种同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于它的结构是在激光光源输出光束的前进方向依次设扩束望远镜和第一分束器，该第一分束器的透射光束A与待测的硅单晶单色器成一夹角，其反射光束经第二全反射镜反射而入射到第二分束器再反射进入探测器，该第一分束器的反射光束B经第一反射镜的反射入射到第二分束器，其透射光束B与光束A叠加形成干涉光束，探测器的记录界面垂直于该干涉光束，探测器的信号线接计算机。
所述的激光光源是一台输出3mW的单横模He-Ne激光器。
所述的扩束望远镜是一台放大倍数为50倍的扩束望远镜系统。
所述的分束器是一块对6328反射和透过各为50％的介质膜板。
所述的全反射镜是一块对6328反射率为100％的介质膜板。
所述的探测器是一台CCD电荷耦合器，光谱灵敏区在硬X射线波段。
所述的计算机(9)是一台能将CCD信号变换成可视图形的机器。
本发明的技术效果如下本发明巧妙地将待测硅单晶单色器作为干涉仪的一个臂，这样由于X射线作用其上引起的热畸变，能用光学干涉方法探测出来，分辨率可以达到λ/20，这就保证了在线无损无接触高分辨测试的最终目的。
图1为本发明同步辐射用单色器热畸变在线探测装置的光路示意图。
具体实施例方式
本发明的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置实施例的光路如图1所示，由图可见，本发明同步辐射用单色器热畸变在线探测装置的结构是在激光光源1输出光束的前进方向依次设扩束望远镜2和第一分束器3，该第一分束器3的透射光束A与待测的硅单晶单色器4成一夹角，其反射光束经第二全反射镜7反射而入射到第二分束器6再反射进入探测器8，该第一分束器3的反射光束B经第一反射镜5的反射入射到第二分束器6，其透射光束B与光束A叠加形成干涉光束，探测器8的记录界面垂直于该干涉光束，该探测器8的信号线接计算机9。
所述的激光光源1是一台输出3mW的单横模He-Ne激光器。
所述的扩束望远镜2是一台放大倍数为50倍的扩束望远镜系统。
所述的分束器3和6是一块对6328反射和透过各为50％的介质膜板。
所述的全反射镜5和7是一块对6328反射率为100％的介质膜板。
所述的探测器8是一台CCD电荷耦合器，光谱灵敏区在硬X射线波段。
所述的计算机9是一台能将CCD信号变换成可视图形的机器。
所说的待测的硅单晶单色器4是一块待测的某同步辐射装置4W1A形貌站上的在线光学元件。当同步辐射工作时，它用来将多色的X射线变成单色X射线，由于X射线作用其上，使其经受热负载而产生应变，导致X射线波面畸变，本发明将其作为干涉仪的一个臂。
本发明的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置及方法的工作原理和基本过程如下首先将X射线源关掉，使硅单晶单色器4处于无热负载状态下，然后开启He-Ne激光光源1，调整干涉仪，使其处于零级条纹状态，即A束与B束平行状态，然后再开启X射线源，让X射线经过硅单晶单色器4和硅单晶单色器10，再观察计算机上的屏幕，此时得到的干涉条纹，即由X射线导致硅单晶单色器4引起的热畸变，这将为该工程提供准确无误的有用数据，实现了高分辨在线无损无接触探测的目的。
这一方法对于所有的同步辐射装置，凡使用单色器有热负载的试验站皆适合。
权利要求
1.一种同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于它的结构是在激光光源(1)输出光束的前进方向依次设扩束望远镜(2)和第一分束器(3)，该第一分束器(3)的透射光束A与待测的硅单晶单色器(4)成一夹角，其反射光束经第二全反射镜(7)反射而入射到第二分束器(6)再反射进入探测器(8)，该第一分束器(3)的反射光束B经第一反射镜(5)的反射入射到第二分束器(6)，其透射光束B与光束A叠加形成干涉光束，探测器(8)的记录界面垂直于该干涉光束，探测器(8)的信号线接计算机(9)。
2.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的激光光源(1)是一台输出3mW的单横模He-Ne激光器。
3.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的扩束望远镜(2)是一台放大倍数为50倍的扩束望远镜系统。
4.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的分束器(3，6)是一块对6328反射和透过各为50％的介质膜板。
5.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的全反射镜(5，7)是一块对6328反射率为100％的介质膜板。
6.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的探测器(8)是一台CCD电荷耦合器，光谱灵敏区在硬X射线波段。
7.根据权利要求1所述的同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于所述的计算机(9)是一台能将CCD信号变换成可视图形的机器。
全文摘要
一种同步辐射用单色器热畸变在线探测装置，其特征在于它的结构是在激光光源输出光束的前进方向依次设扩束望远镜和第一分束器，该第一分束器的透射光束A与待测的硅单晶单色器成一夹角，其反射光束经第二全反射镜反射而入射到第二分束器再反射进入探测器，该第一分束器的反射光束B经第一反射镜的反射入射到第二分束器，其透射光束B与光束A叠加形成干涉光束，探测器的记录界面垂直于该干涉光束，探测器的信号线接计算机。本发明具有高分辨、无损伤、无接触、在线检测的优点，分辨能力达到λ/20。
文档编号G01N21/45GK1570608SQ20041001816
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者陈建文, 高鸿奕, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所
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