掠入射凹面光栅谱仪高级次衍射光谱相对效率测量.pdf

第9卷　第4期 强 激 光 与 粒 子 束 . 9, . 4　 V o l N o 1997年11月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S N ov. 9, 1997　 掠入射凹面光栅谱仪高级次衍射 光谱相对效率测量 黄文忠　蔡玉琴　谷渝秋　何颖玲 ( 中物院核物理与化学研究所, 成都525信箱84分箱　610003) 　　摘　要　测量了波长2. 847、3. 373、4. 027、9. 873和10. 24nm 谱线的一级和高 级次光谱强度。给出了以一级光谱强度为标准的高级次衍射光谱的相对效率, 并对 测量结果进行了分析、讨论。 　　关键词　凹面光栅　光谱测量　相对效率 　　在 ( ) 射线光谱区域, 掠入射凹面光栅谱仪应用非常广泛, 这种摄谱仪 XUV 远紫外 和软X 器采用大角度入射, 提高了光栅表面的反射效率, 其凹球面光栅除具有色散本领外, 还具有聚 焦能力, 因而减少了谱仪的反射面, 有效地降低了能量损失。含有不同波长的谱线光源经光栅 衍射形成几个相互重叠的不同级次光谱。谱仪分辨率正比于衍射级次, 当低级次光谱满足不了 高分辨率应用需求时, 采用高级次衍射谱常常可以获得满意效果。但高级次谱的效率较低, 其 存在增加了所测得谱图中的谱线数目, 复杂了谱线的辨认。另外, 在测量谱线强度时, 要考虑相 应短波长谱线的高级次衍射谱的强度贡献。因而, 在光栅谱仪的应用中, 必须准确知道谱仪在 测谱范围内各光谱级次的效率。 　　光栅效率就是衍射到某一光谱级次的能量与入射到光栅上的能量的比值。它与光栅刻线 轮廓形状、光栅表面的反射能力和能量的散射损失三个因素有关。对可见和紫外光谱区域的平 面闪耀光栅, 可根据电磁波理论进行效率计算, 或选择相应光源进行实验标定。但由于效率计 [ 1 ] 算仅应用于平面光栅,M . N evier 和W . R. H un ter 研究了光栅刻线面的效率变化 。通过实验 和理论计算证明, 在知道光栅确切刻线形状后, 凹面光栅可作为闪耀角变化的平面光栅处理。 但掠入射条件下凹面光栅效率变化的系统研究迄今没有进行。又因为难以有适当强度的软X 射线单色源, 不能标定掠入射凹面光栅谱仪的绝对效率。 　　我们以不同元素的激光等离子体作为软 X 射线源, 选择测量了在2. 8～ 10. 5nm 波长范围 内一些谱线的一级和高级次光谱强度, 给出了以一级谱线强度为标准的掠入射凹面光栅谱仪 的高级次衍射光谱的相对效率。 1　实验方法 　　谱仪结构如图1所示, 狭缝、光栅和记录谱线的软X 光底片安装在其直径等于光栅曲率半 径的圆周上, 该圆称为罗兰圆。与光栅顶点相切, 通过狭缝的软X 射线经光栅衍射后在罗兰圆 柱面形成分立谱线。谱线满足光栅方程 ( + ) = , = 0, ±1, ±2, ±3, …; 为光栅 d sin sin k k d 中国工程物理研究院科学基金资助项目。 1996年12月20 日收到原稿, 1997年7月25 日收到修改稿。 黄文忠, 男, 1951年3月出生, 副研究员。 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 526 强 激 光 与 粒 子 束 第9卷 常常数; 为入射角; 为衍射角; k 是光谱级 次; 是谱