一种新型keV波段超高分辨光栅光谱仪设计

论文摘要

在0.6～1.5 keV光子能量范围内设计了一种新型光栅光谱仪结构,该结构的光学系统包含前置凸柱面镜和凹柱面变线距光栅。针对子午尺寸为30μm(均方根值)的高斯光源和10 m的上游初始物距,该结构实现了33000～70000的分辨能力。该光谱仪可用于诊断软X射线自由电子激光的辐射光谱,其超高光谱分辨能力可以很好地测量自发辐射放大模式的光谱分布和细节。通过对该光谱仪系统中的光学像差进行详细分析和优化,在探测器平面上实现了覆盖整个能量范围的优质平场;将机器学习算法支持向量机引入到系统参数的设计中进行寻优,实现了最佳的分辨性能;将一面弧矢聚焦柱面镜添加到光谱仪光路中,用以减小光谱成像中的像散问题,实现了光谱光强度和探测效率的提升。

论文目录

• 1 引 言
• 2 基本原理和数值模拟
•   2.1 凸面镜前置的高分辨光谱仪结构
•   2.2 凸面镜前置的高分辨光栅光谱仪的设计步骤
•     1) 预设一系列基础参数 （参考第2节） 。
•     2) 确定光栅像距r′。
•     3) 在整个能量范围内实现平场。
•     4) 修正前置凸面镜像差。
• 3 系统优化
•   3.1 点列图和成像分布质量
•   3.2 利用机器学习的系统优化
• 4 系统设计与分析
•   4.1 分辨能力和光谱强度增强型光栅光谱仪的实际结构
•   4.2 光线追迹、像差分析和倾斜误差
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李卓,李宾

关键词: 光学设计,光谱仪,射线光学,光线追迹,衍射理论,像差分析与优化

来源: 光学学报 2019年08期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 仪器仪表工业

单位: 中国科学院上海应用物理研究所,中国科学院大学,中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源自由电子激光技术部,上海科技大学物质科学与技术学院

基金: 国家自然科学基金(11475249),国家“千人计划”青年项目基金(Y326021061)

分类号: TH744.1

页码: 292-302

总页数: 11

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