[发明专利]一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪

说明书

本发明公开了一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪，包括光源、待测样品、狭缝、探测器和Johannsson弯晶；所述Johansson弯晶的衍射面的半径为R，且Johansson弯晶的衍射面与半径为R的罗兰圆弯曲重合；光源的出射点A位于罗兰圆的圆周上；出射光线被Johansson弯晶反射后在罗兰圆的平面焦点B处聚焦；在平面焦点B处放置待测样品，待测样品的后方设置有狭缝；被Johansson弯晶反射后在平面焦点B处聚焦；平面焦点B处聚焦的光束穿过待测样品后通过位于其后侧的狭缝，经过狭缝后的光束由探测器探测得到光束的光谱。本发明的基于Johansson弯晶的XAFS谱仪，具有提高集光效率和能谱分辨率、能获得高信噪比的吸收光谱信号等优点。

技术领域

本发明涉及弯晶谱仪，特别是涉及一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪。

背景技术

弯晶谱仪作为托卡马克等离子体温度和旋转速度的重要测量手段，由于不依赖于中性束注入，尤其适合开展低或者无外部动量注入如射频波驱动等离子体旋转等托卡马克前沿物理问题。因此，在EAST、KSTAR、ALCATOR C-Mod和WEST等国内外多个重要托卡马克装置上配备或者正在发展的诊断手段，也是将来国际热核聚变实验堆ITER上的重要诊断。随着EAST等离子体参数的不断提升，对弯晶谱仪性能有了更高的要求。

聚焦型弯晶谱仪一般有三种：即Johann型、Johansson型和Von Hamos型。Johann型弯晶，将晶体的衍射面弯曲成曲率半径为2R的圆柱面，弯晶与半径为R的罗兰圆相切，光源1位于罗兰圆上，X射线被弯晶衍射后聚焦在罗兰圆上。Johansson弯晶是将曲率半径为2R的弯晶进行研磨与半径为R的罗兰圆相吻合。在Von Hamos型弯晶谱仪中，将晶体的衍射面弯曲成圆柱面，X射线源和探测器4位于圆柱的轴上，每一个波长的X射线经弯晶衍射后都聚焦成一个唯一的点。

现有的XAFS谱仪(X-ray absorption fine structure，X射线吸收精细结构)使用基于Johann型球面弯晶构建的弯晶单色系统，如附图1所示。Johann型球面弯晶7存在衍射面与罗兰圆6不重合，入射光打到衍射面不同位置时Bragg角不同。因此在平面焦点B处存在像差，能量分辨率变差。特别是在扩展边也就是Bragg角较小的情况下，能量分辨率急剧变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪，以使得XAFS谱仪消除像差并提高XAFS谱仪的能量分辨率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪。

本发明的一种基于Johansson弯晶的XAFS谱仪，包括光源、待测样品、狭缝、探测器和Johannsson弯晶；

所述Johansson弯晶的衍射面的半径为R，且Johansson弯晶的衍射面与半径为R的罗兰圆弯曲重合；

光源的出射点A位于罗兰圆的圆周上；出射光线被Johansson弯晶反射后在罗兰圆的平面焦点B处聚焦；

在平面焦点B处放置待测样品，待测样品的后方设置有狭缝；被Johansson弯晶反射后在平面焦点B处聚焦；平面焦点B处聚焦的光束穿过待测样品后通过位于其后侧的狭缝，经过狭缝后的光束由探测器探测得到光束的光谱。

进一步地，所述光源发射的出射光线为X射线。

进一步地，所述X射线为复色X射线。

进一步地，所述Johansson弯晶将复色X射线衍射成单色X射线。

进一步地，所述光源发射的出射光线入射到Johansson弯晶的任何点的晶面都满足Bragg条件。

进一步地，所述探测器为SDD探测器。