[发明专利]离轴抛线型X射线平行弯晶谱仪装置

说明书

一种分辨率较高的离轴抛物线型X射线平行弯晶谱仪，包括准直系统、光路调节系统、采集系统和真空腔组成，整个系统中的调节可通过上下、左右、前后、俯仰和左右摆角进行五维调整，对X测量时遵循通过抛物线焦点的X射线经晶体衍射后与抛物线光轴平行的原理。其方法是：X射线源出射的X射线通过抛物线的焦点，经抛物面弯晶分析器衍射后，被X射线CCD相机探测。通过弯晶分析器主体的衍射角度可从24^o到45^o之间进行调控，最小调节精度为0.1mrad，可连续测量的范围为0.1nm—2nm。根据光路可逆原理，把探测器放在抛物线焦点位置，该弯晶分析器可用于空间站中对宇宙射线的接收和分析研究。所发明的抛物面型X射线平行弯晶谱仪装置成本低廉、操作方便，对X射线测量宽度宽，分辨率高，使X射线展宽的更宽，稳定性好，可实时、快速获取X射线能谱。

技术领域

本发明涉及一种离轴抛物线型X射线平行弯晶谱仪装置，是一种可以减小X射线传输过程损失、使X射线平行并且衍射角度可控的X射线平行弯晶谱仪装置，该装置能对X射线进行诊断而提供X射线的能谱，适合于研究等离子体X射线光谱，根据光路可逆原理，该装置也可用于对宇宙射线的接收和分析研究。

背景技术

X射线光谱测量是一种等离子体诊断方法，也是揭开宇宙X射线之谜的一种方法。在等离子体诊断中，测得X射线光谱的波长和强度之间的关系就可以推断出等离子体中某种元素是否存在，某种离化度离子是否存在和它存在的绝对数量，以及从谱线的线性得出发射原子的动力学温度和密度等非常丰富而重要的信息。从高温等离子体中辐射出的大量X射线光谱，不仅可用于测量电子的温度和密度、电子能量的时空分布、等离子体定向运动；还可用于测量和分析超热和逃逸电子、以及等离子体的不稳定性等。在空间天文学中，通过对X射线的测量，可以确定X射线源，从而探测宇宙中的天体。对X射线的分光分为光栅谱仪和晶体谱仪，光栅由于刻槽间距的限制，主要用于波长在2~30nm范围内的X射线的测量。对于波长小于2nm的X射线，由于晶体的晶面间距与X射线波长处在相同的数量级，因此可以用晶体对小于2nm 的X射线进行分光。平面晶体谱仪，由于发散角大、不能聚焦、测量范围也比较小，不能对X射线进行平行探测。已经用到的Johann型、Johansson型、Von Hamos型以及椭圆弯晶谱仪具有分辨率高、亮度高的优点，并且都能对X射线进行聚焦。但是，这些X射线光谱仪都不能使X射线平行。具有使X射线准直或平行的微型通道板（MCP）虽能对使X射线准直，但是X射线可能从一个通道穿过通道壁进入另一个通道，使X射线扩束，另外能量高的X射线可能贯穿通道壁而不能被准直，再者，通道壁对X射线存在吸收，也可能导致部分波长的X射线不能到达探测器。经过对通道处理，虽然可以屏蔽其他射线的干扰，但是成本变得很高。

抛物线型弯晶谱仪是基于过抛物线焦点的X射线经晶体衍射后与抛物线的轴线平行的原理制造的。抛物线型弯晶结构简单，分辨率高，亮度高，能够消除几何像差，使X射线在空间展的更宽。并且抛物线型弯晶谱仪可以使X射线准直，与微型通道板相比，抛物线型弯晶谱仪加工工艺相对简单、成本低并且X射线在传输过程中损耗要小得多。根据光路可逆，抛物线型弯晶谱仪也可直接测量来自宇宙的X射线，这对探测未知天体的射线具有更加实用的科学意义。抛物线型弯晶谱仪可以做的很小，其中的弯晶分析器一般可做到10~15cm。相对于微型通道板，抛物线型弯晶谱仪的质量要小的多。因此，采用抛物线型弯晶谱仪可以用很小的体积实现高分辨率的探测，小的体积还降低了成本，减小了整体仪器的重量。

发明内容

本发明主要是提供一种结构简单、分辨率高，亮度高、测量范围宽的X射线分光、准直、平行测量装置，用于测量不同波段的X射线，克服了微型通道板体积大、使X射线扩束和衰减较大的缺点，同时克服了其它弯晶谱仪不能平行的缺点。

本发明的技术方案为：