同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置制造方法及图纸

一种同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置，涉及同步辐射技术， 包括真空腔体、偏振测量装置主体、真空系统、数据获取和控制系统； 该测量装置采用两维方位角旋转机构与双重二倍角复合机构集于一体， 把四种工作模式，即双反，双透，前反后透和前透后反模式综合到同一 个测量装置上。本发明专利技术的偏振装置，与目前国际上同步辐射光束线上已 有的偏振装置相比，突出特点是四种模式集于一体，可以根据检测需要 在一台仪器上选择不同的工作模式，完成反射或者透射偏振元件测试； 整个装置结构紧凑；便于安装调试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及同步辐射
，特别是一种同步辐射x射线多层膜综合偏振测量装置。技术背景1808年马吕斯发现了光的偏振现象，通过深入研究，证明了光波是 横波，使人们进一步认识了光的本性。为充分利用光的偏振特性，各种 偏振光学元件的应运而生，也促进了偏振光应用技术的发展。偏振特性 是同步辐射光源优异特性之一，国际上利用同步辐射X射线偏振特性在 生物、化学、物理、材料科学以及计量科学等领域开展了广泛的研究。 近年来，测量不同材料(尤其是磁性和生命物质)对入射软X射线偏振 光强度和偏振状态的变化已成为越来越多同步辐射中心研究的热点。在 这些研究中，精确测定入射软X射线的偏振状态显得极其重要。而且在 软X射线光学元件性能测量过程中，无法确定光源的偏振特性将造成测 试结果很大的偏差。因此，全面研究软X射线偏振元件及测试方法必将 为我国开展相应波段的偏振光学研究，测量同步辐射偏振特性及其在信 息、电子、材料等学科中的应用具有重要科学意义和应用价值。为了完全确定光的偏振态，需要两个元件， 一个是有一定相移的起 偏器，能够把入射光的两个电矢量分开；另一个是检偏器，抑制入射光中一个分量而选取另一个线偏振分量通过。对入射光做全偏振分析，需 要两个光学元件分别绕着光轴独立旋转并记录光强。根据^光和P光的 透射和反射关系对强度曲线进行拟合然后确定入射光的偏振态。值得注意的是，在极紫外和软X射线波段，任何物质的折射率(实 部)趋近于1，物质对于光的吸收强烈，不存在透明物质，因而，在其他 能量范围内可以使用的偏振元件无法在该能区使用。由于多层膜相干加 强的结构，在软X光能区通常选择多层膜作为偏振元件。目前国际上的已经建立的软X光能区的偏振装置有反射起偏反射 检偏(双反)，透射起偏透射检偏(双透)，透射起偏反射检偏(前透后 反)等几种结构。每一种类型的偏振装置都有其自身的优势和不足。图l给出的是一个双反偏振装置图。反射式起偏器在设计和加工工艺 上已经日趋成熟，可以得到很高的反射率以及很好的偏振性质；实验时， 使用反射式起偏器可以得到较强的信号，这样，仪器的噪声对实验结果的影响较小；但在实验过程中需要改变光的传播方向，仪器的安装调试与实验时都存在一定困难。现有技术一个双透偏振装置图。其优势在于应用该装置不改变光束 传播方向，光路相对简单。可以提供一种由线偏振光到圆偏振光相互转化的方便有效的途经，并且加入其他应用元件相对容易。但是，在软x能区，要得到透射率较高的偏振元件，在工艺上还有待进一步提高，而 且透射元件的偏振性能相对反射元件较差。现有技术前透后反偏振装置图。采用透射式起偏器，不改变光束传 播方向，光路相对简单，调节相对容易。而且透射元件做相移片更加合适，可以提供一种由线偏振光到圆偏振光相互转化的方便有效的途经。 众所周知，在对于偏振光的检测中，检偏器的偏振性质直接影响到检测 的精度。由于反射式偏振元件的偏振性质优于透射偏振元件，因而，采 用反射元件作为检偏器，可以更好的对入射光的性质进行检测。但是， 反射偏振元件改变光路的传播方向，检测的难点在于，需要调节测量装 置的转轴与光轴共线。
技术实现思路
本专利技术考虑到国际上其他偏振装置存在的不足，为了充分发挥各种 工作模式的优势，避免相应的不利因素，考虑到反射式与透射式偏振元 件的特点，为了充分发挥不同偏振元件和各类装置的优势，本专利技术公开 了一种同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是一种同步辐射X射线多层膜综合偏振测量装置，包括真空腔体、偏 振测量装置主体、真空系统、数据获取和控制系统；其测量装置采用两 维方位角旋转机构与双重二倍角复合机构集于一体，把四种工作模式，即双反，双透，前反后透和前透后反模式综合到同一个测量装置上；圆柱形真空腔体，在径向前后相对开有两个法兰口，前法兰安装有磁流体密封装置，后法兰用盲板密封；腔体外壁与整体旋转装置动连接， 整体旋转装置包括磁流体密封件和涡轮蜗杆，蜗杆与手动转柄相连，旋 转手动转柄即带动超高真空腔体绕入射光轴旋转，入射光由前法兰口射 入；腔体内中心底部有一水平底板；偏振测量装置主体位于腔体内，固接于水平底板上；偏振测量装置 主体包括微动准直平台，束流探测器，起偏装置，随动摇臂，样品架， 检偏装置，主探测器；其中直角"Z"形微动准直平台底面与水平底板 动连接，上平台作为准直平台，下平面与水平底板连接，微动准直平台 上固接有准直管、束流探测器和起偏器安装在水平底板上；随动摇臂与 起偏器的转轴同轴安装，摇臂是一个n形支架，在支架平面中心的是一 个通孔，在它的平面上安装的是中心有一个通孔涡轮，涡轮上面安装检 偏平台，检偏平台包括检偏器和主探测器及驱动系统，检偏平台含有一 个n形支架，其平面处与涡轮固连，连接处中心有一通孔；而且，摇臂、 涡轮和检偏平台的通孔孔径相同，中心在一条直线上；摇臂的大n形支 架的两侧臂向下，其两端头分别与起偏器的转轴绞接，绞接处设有转轴； 起偏装置包括起偏器和驱动系统，起偏器位于转轴中部，在通孔下方， 转轴一端设有驱动系统，驱动系统与随动摇臂固连；检偏平台上的n形 支架的两侧臂向上，两侧臂端部设有转轴，检偏器位于转轴中部，在通 孔上方，转轴一端有一「形探测器支架，支架内端固接有主探测器；通 孔下方固设有样品架，样品架通过两侧的转轴与样品支撑架绞接，样品 架位于起偏器和检偏器之间，设有驱动系统；准直管、束流探测器、起偏器、样品架、检偏器、主探测器在入射 光光路上顺序排列；两维方位角旋转机构包括起偏器和检偏器的方位角旋转，起偏器 的方位角转动结构由磁流体密封装置、腔体和涡轮蜗杆组成，旋转与蜗 杆相连接的手轮，实现起偏器的方位角绕着入射光光轴旋转；检偏器方位角的旋转是由电机驱动涡轮带动整个检偏平台绕着经过起偏器后出射 光的光轴旋转来实现的，当检偏平台旋转时，带动检偏平台上的检偏器 和探测器都一起旋转；双重二倍角复合机构起偏器的掠入射角(^)和随动摇臂的转角 ^构成第一个二倍角复合机构，其中，A二2&，即，起偏器的掠入射角 旋转 角，则随动摇臂带动样品架和检偏平台，以及安装在检偏平台上 的检偏器和探测器系统作为一个整体一起旋转2^角；第二个二倍角复合 机构由检偏器的掠入射角^和探测器转角^构成，其中，^二2^;而且， 各个角度既实行二倍角联动，也可独立旋转。所述的综合偏振测量装置，其所述四种工作模式综合到同一个测量 装置上，即双反，双透，前反后透和前透后反模式，它们的实现过程如 下a、 双反模式当起偏器和检偏器都采用反射式元件时，采用双反模 式偏振测量装置的两个二倍角关系要同时满足，即，起偏器的掠入射角 旋转6^角，则随动摇臂带动样品架和检偏平台、包括检偏平台上的检偏器和探测器作为一个整体一起旋转2&角，确保摇臂上的检偏器能够接收 到从起偏器反射的光；而且检偏器的掠入射角A和探测器转角&也满足 ^二2^关系进行测量；b、 双透模式起偏器和检偏器都采用透射式元件时，此时测量主体 的两个二倍角关系解除，各个角度独立旋转；起偏器的掠入射角旋转^角，则随动摇臂带动样品架和检偏平台，检偏器和探测器系统作为一个整体一起保持角度为0。角，确保摇臂上的检偏器能够接收到从起偏器透射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步辐射Ｘ射线多层膜综合偏振测量装置，包括真空腔体、偏振测量装置主体、真空系统、数据获取和控制系统；其特征在于，该测量装置采用两维方位角旋转机构与双重二倍角复合机构集于一体，把四种工作模式，即双反，双透，前反后透和前透后反模式综合到同一个测量装置上；圆柱形真空腔体，在径向前后相对开有两个法兰口，前法兰安装有磁流体密封装置，后法兰用盲板密封；腔体外壁与整体旋转装置动连接，整体旋转装置包括磁流体密封件和涡轮蜗杆，蜗杆与手动转柄相连，旋转手动转柄即带动超高真空腔体绕入射光轴旋转，入射光由前法兰口射入；腔体内中心底部有一水平底板；偏振测量装置主体位于腔体内，固接于水平底板上；偏振测量装置主体包括高精度微动准直平台，束流探测器，起偏装置，随动摇臂，样品架，检偏装置，主探测器；其中：直角Ｚ形微动准直平台底面与水平底板连接，上平台作为准直平台，下平面与水平底板连接，微动准直平台上固接有准直管，束流探测器和起偏器安装在水平底板上；随动摇臂与起偏器的转轴同轴安装，摇臂是一个∏形支架，在支架的中心是一个通孔，在它的平面上安装的是中心有一个通孔的涡轮，涡轮上面安装检偏平台，检偏平台包括检偏器和主探测器及驱动系统，检偏平台含有一个∏形支架，其平面处与涡轮连接，中心有一通孔，而且，摇臂、涡轮和检偏平台的通孔孔径相同，中心在一条直线上；摇臂的大∏形支架的两侧臂向下，其两端头分别与起偏器的转轴绞接，绞接处设有转轴；起偏装置包括起偏器和驱动系统，起偏器位于转轴中部，在通孔下方，转轴一端设有驱动系统，驱动系统与随动摇臂固连；检偏平台∏形支架的两侧臂向上，两侧臂端部设有转轴，检偏器位于转轴中部，在通孔上方，通孔和检偏器中心在一条直线上，转轴一端有一Г形探测器支架，支架内端固接有主探测器；通孔下方固设有样品架，样品架通过两侧的转轴与样品支撑架绞接，样品架位于起偏器和检偏器之间；准直管、束流探测器、起偏器、样品架、检偏器、主探测器在入射光光路上顺序排列；两维方位角旋转机构：包括起偏器和检偏器的方位角旋转，起偏器的方位角转动结构由磁流体密封装置、腔体和涡轮蜗杆组成，旋转与蜗杆相连接的手轮，实现起偏器的方位角绕着入射光光轴旋转；检偏器方位角的旋转是由电机驱动涡轮带动整个检偏平台绕着经过起偏器后出射光的光轴旋转来实现的，当检偏平台旋转时，带动检偏平台上的检偏器和探测器都一起旋转；双重二倍角复合机构：起偏器的掠入射角（θ↓［Ｐ］）和随动摇臂的转角θ↓［Ｒ］构成第一个二倍角复合机构，其中，θ↓［Ｒ］＝２θ↓［Ｐ］，即，起偏器的掠入射角旋转θ↓［Ｐ］角，则随动摇臂带动样品架和检偏平台，以及安装在检偏平台上的检偏器和探测器系统作为一个整体一起旋转２θ↓［Ｐ］角；第二个二倍角复合机构由检偏器的掠入射角θ↓［Ａ］和探测器转角θ↓［Ｄ］构成，其中，θ↓［Ｄ］＝２θ↓［Ａ］；而且，各个角度既实行二倍角联动，也可独立旋转。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔明启，孙立娟，薛松，朱杰，
申请(专利权)人：崔明启，孙立娟，薛松，朱杰，
类型：发明
国别省市：11