[发明专利]用于在同步加速器光源光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件的仪器

说明书

一种用于在光束线中移动和定位光学元件(3)的仪器，包括安装结构(2)，一个(或多个)光学元件(3)安装在所述安装结构(2)上，还包括参考结构(1)，所述安装结构(2)直接或间接地安装到所述参考结构上，所述安装结构(2)通过具有低机械刚度的移动装置(4)移动，并且相对于所述参考结构(1)的位置通过位置检测装置(6)以高分辨率测量。所述仪器还包括反应质量(5)，用于接收来自所述安装结构(2)的所述移动装置(4)施加的力的反应。结构元件通过具有特定刚性特征的弹性装置(/1和/2)连接，使得前述的位置控制在具有带宽超过100HZ的闭环中作用。所述仪器还用于定位用于同步加速器光源光束线的双晶单色仪。

技术领域

本发明涉及一种新型仪器，该新型仪器用于在同步加速器(synchroton)光源光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件，包括：

-参考结构；

-安装结构，所述安装结构上安装一个(或多个)光学元件，并且所述安装结构可相对于所述参考结构移动；

-相对于所述参考结构的所述安装结构的测量装置；

-低(或零)机械刚度的移动装置，用于相对于所述参考结构移动所述安装结构；

-平衡质量，其可相对于所述参考结构移动，并且受到来自所述安装结构的所述移动装置的反作用力；和

-具有高带宽(100Hz)的主反馈回路的控制系统。

同步加速器光源光束线的光学元件可以是镜子、衍射晶体、衍射光栅、复合折射透镜(CRL)、菲涅耳(Fresnell)波带片(FZP)等。

背景技术

这些仪器各自是已知的，其中突出的是单色仪。单色仪是一种光学仪器，它从仪器入口的输入端中的较宽波长范围中选择光或其它辐射的窄带波长(或能量)。重要的是要注意，通常可以通过单色仪元件的运动的不同对准来改变该带选择，并因此通过仪器传递感兴趣的波长。能够提供单色(或准单色，考虑到波段的存在)光的仪器在科学研究和光学中具有许多用途，因为材料特性可以依赖于或通过它们与不同波长的不同相互作用来研究。尽管有许多方法可以选择窄带波长(在可见光范围内将其视为纯色)，但由于辐射能量的范围，这些形式受到限制。

通常，单色仪可以采用分散现象(如在棱镜中)和衍射现象(从衍射光栅或具有晶体结构的材料)，以在空间上分离波长或确保辐射的相长干涉(constructiveinterference)的特定条件。在棱镜和衍射光栅的情况下，由于空间散射的特性，输出狭缝通常是单色仪的组成部分。关于晶体结构，它们通常用于布拉格(Bragg)或劳厄(Laue)配置，该配置也可利用后位狭缝来限制光束线或阻挡虚散射。

利用X射线的研究允许研究其他手段可能无法获得的物质特性。使用吸收、透射、荧光、散射和衍射的方法提供了物质组成和结构的信息，此外还允许获得图像和断层摄影。这些方法通常是非破坏性的，并且构成了一套强大而重要的研究工具，补充其他方法，如化学分析和传统显微镜。

同步加速器光实验室(下文中仅称为同步加速器)是从存储环产生宽范围和高亮度电磁辐射的研究设施。在该存储环中，相对论条件下的高能电子能够从与弯曲磁体或插入装置(波动器和摆动器)的强磁场的交互可控制地发射光子，即所谓的同步辐射。在所谓的自由电子激光器(FEL)中使用类似的技术。

同步加速器的一些研究领域包括：凝聚态物理、材料科学、化学、生物学和医学。因此，实验可以涵盖对从例如细胞内的亚纳米区域到大小为几厘米的样本进行探索的应用，如在医学或兽医图像分析中那样。因此，除了研究目的之外，同步加速器还用于工业应用，例如器件的微加工。