本发明专利技术提供一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，包括在第一光轴上依次设置的微聚焦部件和原位偏光显微系统；微聚焦部件包括复合折射透镜；原位偏光显微系统包括在垂直于第一光轴的第二光轴上依次排布的探测器、光学镜头组和位于第一光轴和第二光轴相交位置的平面反射镜，在第一光轴上且位于所述平面反射镜的下游的样品台，以及在第三光轴上且正对光学镜头组的可见光反射光源。本发明专利技术的联用装置将偏光显微系统与微聚焦小角散射束线相结合，不仅能实时观测样品晶体的真实形貌，而且通过平面反射镜的设置使得偏光显微成像的视场中心与X射线在样品处重叠，可以用于定位无法观测的X射线的实时位置。
【技术实现步骤摘要】
微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置
本专利技术属于材料微观结构表征领域，具体涉及一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置。
技术介绍
高分子由于具有长链结构的特征，在结晶固化后出现明显的多尺度结构，即从埃米级的分子链单元和构象到纳米级的片晶再到微米级的球晶结构。同步辐射小角X射线散射(SmallangleX-rayscattering,SAXS)作为一种非破坏性，高度统计平均的结构分析方法，越来越多地应用于结晶高分子材料结构的研究，比如通过Guinier散射研究结晶高分子中晶粒、共混高分子中的微区(包括分散相和连续相)、高分子中的空洞和裂纹形状、尺寸及分布；通过长周期的测定研究高分子体系中片晶的取向、厚度、结晶百分数以及非晶层的厚度等。现有的同步辐射小角X射线散射(SAXS)具有以下缺点：一是光斑尺寸较大，无法在高分子球晶内部进行微区分辨，只能获取球晶不均匀结构的统计平均信息，这对理解结晶高分子材料的球晶微区结构与性能关系造成极大阻碍。二是同步辐射实验时无法实时观测实验样品晶体形貌，以致无法确认X射线入射高分子晶体的具体部位，对探测结果与真实结构的对应增加不确定性。为提高同步辐射实验的空间分辨能力，世界先进同步辐射光源均采用微聚焦方式将光斑聚焦至微米甚至亚微米级来实现。用于X射线微束聚焦的元件主要有K-B镜(Kirkpatrick-Baezmirror)、复合折射透镜(Compoundrefractivelenses,CRLs)等，K-B镜的优点在于不降低通量，但会改变原来X射线光路的方向，会导致后面相关设备位置都要调整，实验不便。作为K-B镜的替代品，CRLs较K-B镜相比，有不改变原有光路传播方向、高温稳定性好且易冷却、结构简单紧凑易调试、对透镜表面粗糙度要求低、振动相对不敏感等诸多优点。用偏光显微镜(POM)研究高分子的结晶形态是目前实验室中较为简便而直观的方法。然而，目前未有关于同轴偏光显微镜与微聚焦SAXS联用装置的报道，因此如何设置装置的具体结构，使得同轴偏光显微镜与微聚焦SAXS装置能够联用，尚不清楚。若能将偏光显微镜安置于微聚焦小角散射束线，并保持偏光显微镜光路与X射线同轴，消除视场差，必将非常有助于结晶高分子材料微观结构的研究。研究者在进行SAXS实验时，不仅能实时观测样品晶体的真实形貌，从而引导X射线入射样品晶体的确切部位，而且可以进行更为精准的原位实验。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，以引导X射线入射样品晶体的确切部位，并进行更为精准的原位实验。为了实现上述目的，本专利技术提供一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，包括沿X射线的入射方向在第一光轴上依次设置的微聚焦部件和原位偏光显微系统；所述微聚焦部件包括一复合折射透镜，其设置为使得X射线的光斑微聚焦；所述原位偏光显微系统包括在垂直于第一光轴的第二光轴上依次排布的探测器、光学镜头组和位于所述第一光轴和第二光轴的相交位置的平面反射镜，在所述第一光轴上且位于所述平面反射镜的下游的样品台，以及在平行于第一光轴的第三光轴上且正对所述光学镜头组的可见光反射光源。所述光学镜头组包括位于所述第二光轴和所述第三光轴的相交位置的半透半反镜、设于所述半透半反镜和所述可见光反射光源之间的起偏镜以及设于所述半透半反镜和所述探测器之间的检偏镜以及位于所述第二光轴上的透镜组，半透半反镜的法线与所述第二光轴和所述第三光轴的夹角均为45°。所述光学镜头组具有调节放大功能，所述光学镜头组的放大倍率在0.7-4.5倍之间可调。所述平面反射镜的法线与第一光轴的第二光轴的夹角均为45°，且平面反射镜的镜面面向所述样品台和探测器；所述平面反射镜的镜面中心凿设有通孔。所述平面反射镜的表面镀膜，且形状为椭圆形。所述原位偏光显微系统的底部固定连接在一偏光显微系统支撑平台上，所述偏光显微系统支撑平台整体置于二维的第二电动平台上，所述第二电动平台包括一维偏摆台以及旋转台。所述探测器、光学镜头组、平面反射镜和可见光反射光源组成了原位偏光显微系统的光学系统，所述光学系统整体置于一二维平动的第三电动平台上，并通过所述第三电动平台固定在所述偏光显微系统支撑平台上；所述平面反射镜安装于一五维手动调节平台上，并通过该五维手动调节平台安装于所述光学系统中。所述样品台安装于三维平动的第四电动平台上，并通过所述第四电动平台固定在所述偏光显微系统支撑平台上。所述第三电动平台和第四电动平台的运动距离均为30mm，重复定位精度为1μm。所述复合折射透镜安装于一五维的第一电动平台上，所述第一电动平台包括三维平动电动平台、一维偏摆台以及旋转台。本专利技术的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置将偏光显微系统与微聚焦小角散射束线相结合，并通过平面反射镜的设置使得偏光显微系统的光路与X射线同轴，消除视场差，使得在进行SAXS实验时，不仅能实时观测样品晶体的真实形貌，而且偏光显微成像的视场中心与X射线在样品处重叠，可以用于定位无法观测的X射线的实时位置；偏光显微系统可以用于定位X射线入射晶体的确切部位，从而获取晶体样品确切部位的微观结构信息，因此有助于结晶高分子材料微观结构的研究。附图说明图1是本专利技术的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置的整体示意图。图2是本专利技术中偏光显微系统中光学系统构造示意图。具体实施方式下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图1是本专利技术的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置的整体示意图。所述联用装置用于结晶型高分子材料微观结构表征，其包括沿X射线的入射方向在第一光轴I上依次设置的微聚焦部件100和原位偏光显微系统200。在本实施例中，第一光轴I为水平光轴，X射线为光束线站提供的同步辐射光源。其中，微聚焦部件100包括一复合折射透镜101，该复合折射透镜101安装于一五维的第一电动平台102上。复合折射透镜101位于第一光轴I上，其设置为将X射线的光斑大小聚焦至5×5μm2以下(即使得X射线的光斑微聚焦)，并保持X射线的通量在1010phs/s量级。该第一电动平台102包括依次安装的三维平动电动平台(具有x,y,z三个可移动方向)、一维偏摆台(具有可移动方向p)以及旋转台(具有可转动方向R)，用于调节复合折射透镜101的空间姿态，从而令X射线透过复合折射透镜进行聚焦。该原位偏光显微系统200包括在垂直于第一光轴I的第二光轴II上依次排布的探测器201、光学镜头组202和位于所述第一光轴I和第二光轴II的相交位置的平面反射镜203，在所述第一光轴I上且位于所述平面反射镜203的下游的样品台204，以及在平行于第一光轴I的第三光轴III上且正对所述光学镜头组202的可见光反射光源205，由此，探测器201、光学镜头组202、平面反射镜203和可见光反射光源205组成了原位偏光显微系统的光学系统。同时，同步辐射小角散射的探测器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，其特征在于，包括沿X射线的入射方向在第一光轴(I)上依次设置的微聚焦部件(100)和原位偏光显微系统(200)；所述微聚焦部件(100)包括一复合折射透镜(101)，其设置为使得X射线的光斑微聚焦；所述原位偏光显微系统(200)包括在垂直于第一光轴(I)的第二光轴(II)上依次排布的探测器(201)、光学镜头组(202)和位于所述第一光轴(I)和第二光轴(II)的相交位置的平面反射镜(203)，在所述第一光轴(I)上且位于所述平面反射镜(203)的下游的样品台(204)，以及在平行于第一光轴(I)的第三光轴(III)上且正对所述光学镜头组(202)的可见光反射光源(205)。/n
【技术特征摘要】
1.一种微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，其特征在于，包括沿X射线的入射方向在第一光轴(I)上依次设置的微聚焦部件(100)和原位偏光显微系统(200)；所述微聚焦部件(100)包括一复合折射透镜(101)，其设置为使得X射线的光斑微聚焦；所述原位偏光显微系统(200)包括在垂直于第一光轴(I)的第二光轴(II)上依次排布的探测器(201)、光学镜头组(202)和位于所述第一光轴(I)和第二光轴(II)的相交位置的平面反射镜(203)，在所述第一光轴(I)上且位于所述平面反射镜(203)的下游的样品台(204)，以及在平行于第一光轴(I)的第三光轴(III)上且正对所述光学镜头组(202)的可见光反射光源(205)。
2.根据权利要求1所述的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，其特征在于，所述光学镜头组(202)包括位于所述第二光轴(II)和所述第三光轴(III)的相交位置的半透半反镜(2021)、设于所述半透半反镜(2021)和所述可见光反射光源(205)之间的起偏镜(2022)、设于所述半透半反镜(2021)和所述探测器(201)之间的检偏镜(2023)以及位于所述第二光轴(II)上的透镜组(2024)，半透半反镜(2021)的法线与所述第二光轴(II)和所述第三光轴(III)的夹角均为45°。
3.根据权利要求2所述的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，其特征在于，所述光学镜头组(202)具有调节放大功能，所述光学镜头组(202)的放大倍率在0.7-4.5倍之间可调。
4.根据权利要求1所述的微聚焦同步辐射小角散射与偏光显微系统联用装置，其特征在于，所述平面反射镜(203)的法线与第一光轴(I)的第二光轴(II)的夹角均为45°，且平面反射镜(203)的镜面面向所述样品台(204)和探测器(201)；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：缪夏然，周平，刘广峰，樊云谊，杨春明，边风刚，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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