X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统技术方案

本发明专利技术提供了一种X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统，一方面在降低损伤的条件下获得单脉冲波前信息，另一方面通过测得多脉冲波前反馈给反射镜进行姿态和面型的调整，提高调试速度，提高光束聚焦质量。

【技术实现步骤摘要】
X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统
本专利技术涉及一种X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及波前矫正系统。
技术介绍
X射线自由电子激光(XFEL)具有高亮度、高相干性、超短脉冲的特点，是基础科学研究的利器。但是要充分利用这些特点，需要有接近完美的光学元件和高精度的调节能力。利用波前探测器与自适应光学元件结合来实现对波前的矫正，在可见光、红外等波段，是天文、航天等领域常用的方案。但是在X射线自由电子激光中使用波前探测器与自适应光学元件结合的方案存在几个问题：1、在软X射线波段，波前探测器可采用Hartmann波前探测器来进行波前测量。但是Hartmann波前探测器受限于微孔周期与衍射的矛盾，需要大光斑才能提高波前的采样率，这在实际使用时对空间需求大于5m甚至10m以上，实际操作非常不方便。另一种方法是Talbot剪切干涉仪，在软X射线波段使用吸收光栅，这时采用直接探测的X射线CCD探测图样，由于像素尺寸太大不适合直接使用，同时也会因为光太强而损伤CCD。2、在硬X射线波段，波前探测器同样采用Talbot剪切干涉仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统，其特征在于，包括水平方向X射线聚焦反射镜及控制系统、垂直方向X射线聚焦反射镜及控制系统、二维光栅及调节系统、闪烁体及调节系统、图样探测器、数据处理与波前分析系统，其中：/n水平方向X射线聚焦反射镜及控制系统包括水平方向X射线聚焦反射镜、三维姿态调节机构一、冷却机构一、多点镜面光波加热系统一及控制器一；/n水平方向X射线聚焦反射镜的X射线光学反射面一在法线、入射光轴与反射光轴构成的平面在水平面上，X射线光学反射面一所在面沿水平方向X射线聚焦反射镜宽度方向中心镀一定宽度的X射线高反射率耐损伤镀层，X射线高反射率耐损伤镀层上侧镀可见光、红外高...

【技术特征摘要】
1.一种X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统，其特征在于，包括水平方向X射线聚焦反射镜及控制系统、垂直方向X射线聚焦反射镜及控制系统、二维光栅及调节系统、闪烁体及调节系统、图样探测器、数据处理与波前分析系统，其中：
水平方向X射线聚焦反射镜及控制系统包括水平方向X射线聚焦反射镜、三维姿态调节机构一、冷却机构一、多点镜面光波加热系统一及控制器一；
水平方向X射线聚焦反射镜的X射线光学反射面一在法线、入射光轴与反射光轴构成的平面在水平面上，X射线光学反射面一所在面沿水平方向X射线聚焦反射镜宽度方向中心镀一定宽度的X射线高反射率耐损伤镀层，X射线高反射率耐损伤镀层上侧镀可见光、红外高吸收镀层；
水平方向X射线聚焦反射镜上表面开槽，与冷却机构一通过液态金属实现热传导；
三维姿态调节机构一上支撑水平方向X射线聚焦反射镜，用于在三个维度上调节水平方向X射线聚焦反射镜的姿态，以满足聚焦条件；
多点镜面光波加热系统一包括一系列工作在大气条件下的相同的光波加热系统，包括科勒照明光学系统一和功率连续可调的热光源一，科勒照明光学系统一采用红外透过光学系统，并采用矩形光阑调节光斑尺寸；通过控制器一调节功率连续可调的热光源一的电压控制输出功率；功率连续可调的热光源一经科勒照明光学系统一形成矩形照明投射到水平方向X射线聚焦反射镜的可见光、红外高吸收镀层上；
多点镜面光波加热系统一与水平方向X射线聚焦反射镜中间设置红外及可见光透过窗口一；
控制器一用于控制三维姿态调节机构一和多点镜面光波加热系统一；
垂直方向X射线聚焦反射镜及控制系统包括垂直方向X射线聚焦反射镜、三维姿态调节机构二、冷却机构二、多点镜面光波加热系统二及控制器二；
垂直方向X射线聚焦反射镜的X射线光学反射面二在法线、入射光轴与反射光轴构成的平面在垂直面上；X射线光学反射面二所在面延宽度方向分为四个区域，中心区域镀一定宽度的X射线高反射率耐损伤镀层，一侧镀可见光、红外高吸收镀层，再外侧开槽，与冷却机构二通过液态金属实现热传导；
三维姿态调节机构二上支撑垂直方向X射线聚焦反射镜，用于在三个维度上调节垂直方向X射线聚焦反射镜的姿态，以满足聚焦条件；
多点镜面光波加热系统二包括一系列工作在大气条件下的相同的光波加热系统，包括科勒照明光学系统二和功率连续可调的热光源二，所述科勒照明光学系统二采用红外透过光学系统，采用矩形光阑调节光斑尺寸；功率连续可调的热光源二通过控制器二调节电压控制输出功率；
功率连续可调的热光源二经科勒照明光学系统二形成矩形照明投射到垂直方向X射线聚焦反射镜的可见光、红外高吸收镀层上。
多点镜面光波加热系统二与垂直方向X射线聚焦反射镜中间设置红外及可见光透过窗口二；
控制器二用于控制三维姿态调节机构二和多点镜面光波加热系统二；
所述二维光栅及调节系统包括二维光栅和光栅切换系统；
二维光栅在软X射线波段使用吸收光栅，吸收光栅根据实际需求，设置周期p和周期与槽宽d之比R；二维光栅在硬X射线波段使用相位光栅；
二维光栅为在一个基底上做一个或多个二维光栅，在软X射线波段多个二维光栅为p或R不同的二维光栅；在硬X射线波段多个二维光栅为针对不同能量设计不同厚度，形成不同能量下的π/2或π相位差；
光栅切换系统用于切换二维光栅；
闪烁体及调节系统包括闪烁体和闪烁体切换系统；
闪烁体设置为多个并排放置，包括雅格晶体和硼掺杂金刚石；
闪烁切换系统用于切换并排放置的闪烁体。
图样探测系统包括全反射物镜、带孔反射镜、辐射吸收块、真空隔离窗、投影镜组、面阵探测器；
全反射物...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟亚军，江怀东，范家东，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：上海;31