[发明专利]基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种软X射线掠入射光学系统装调方法，尤其是涉及一种大气环境中基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统装调方法，属于成像系统的装调领域。

背景技术

X射线掠入射光学系统是在强激光装置的惯性约束聚变(ICF)物理实验中进行高温高密度等离子体诊断的关键，主要包括KB/KBA和Wolter显微成像系统，另外还可在能谱诊断中作为聚光元件以提高X射线的收集效率。这种光学系统的有效视场仅有几百微米，对物镜装配精度和系统瞄准有着很高的精度要求，目前主要是通过X射线成像实验寻找并标定出最佳物点的方法来保证。X射线成像实验避免了其它非直接成像方式所引入的附加仪器和额外误差，因此系统结构更为简单和可靠。目前强激光装置常用的背光能点集中在软X射线能段，主要包括1.4keV(Cu的L线)、2.5keV(Mo的L线)、4.75keV(Ti的类He线)等。空气对上述软X射线工作能点有着很严重的吸收，因此目前软X射线掠入射光学系统的装调需要在真空环境下完成。一方面，建造或购买软X射线源、真空靶室和真空电移台造成了系统成本急剧上升；另一方面，真空环境也使得操作难度和实验时间大大增加。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不需要软X射线源和真空靶室的基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统装调方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统，该光学系统包括物镜，所述的物镜上镀设双能点多层膜，所述的双能点多层膜由上方膜系和下方膜系构成，所述的上方膜系针对工作能点软X射线反射，所述的下方膜系针对8keV能点X射线反射。通过多层膜设计，上方膜系针对物理实验中实际工作能点的软X射线反射；下方膜系针对8keV装调能点的X射线反射，以用于实验室内软X射线掠入射光学系统的物镜装配和系统装调。8keV能点X射线在多层膜内的穿透深度可达几十层，因此穿过上方膜系后仍然具有约30％-50％的反射率。

双能点多层膜镀制在同一块物镜元件上，因此在软X射线工作能点和8keV装调能点系统的光路结构完全相同，所以在软X射线工作能点时系统的最佳物点与实验室内利用Cu靶X射线管寻找到的最佳物点完全一致，其位置不会发生变化。

所述的双能点多层膜为周期多层膜、非周期多层膜或梯度多层膜。

所述的双能点多层膜由W和B4₄C材料制成。

所述的软X射线的工作能点为1.4keV(Cu的L线)、2.5keV(Mo的L线)或4.75keV(Ti的类He线)。

所述的8keV能点X射线由Cu靶X射线管获得，并可以工作在大气环境中。

所述的软X射线掠入射光学系统，是基于多层膜对掠入射X射线的Bragg衍射或全外反射原理工作的系统。

所述的光学系统为KB显微系统、KBA显微系统、Wolter显微系统、KB聚焦系统、KBA聚焦系统或Wolter聚焦系统。

一种基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统的应用，该应用包括以下步骤：

首先在实验室大气环境下利用Cu靶X射线管寻找到8keV能点X射线的最佳物点，此最佳物点与软X射线掠入射光学系统的最佳物点相同，然后切换到强激光装置，用于实际软X射线工作能点的ICF物理实验。

所述的双能点多层膜的膜系可以根据具体的ICF物理实验对工作能点、工作掠入射角度、反射率、角度带宽、和能量分辨等性能参数的要求进行选择，包括周期多层膜、非周期多层膜或梯度多层膜的膜系结构。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明提出的基于双能点多层膜的软X射线掠入射光学系统及其应用，可以在大气环境下完成软X射线掠入射光学系统装调。只需配合价格较低廉的Cu靶X射线管，即可完成软X射线掠入射光学系统的物镜装配和系统装调，不需要额外的软X射线源和真空靶室，因此明显降低了使用成本。

2、本发明实现了大气环境下软X射线掠入射光学系统装调。系统装调过程不再需要真空电动调节装置和软X射线CCD探测器，明显减少了使用成本，同时也降低了装调难度和实验时间。

3、本发明提出的软X射线掠入射光学系统的装调方法，不改变系统光路结构，不引入新的光学或机械元件，可以避免其它非直接成像装调方式所带来的额外误差。

4、本发明的双能点多层膜的制备方法与普通软X射线多层膜相同，因此不需要添加新的磁控溅射设备。

附图说明