[实用新型]一种适用于超高真空环境的宽波段光斑聚焦装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于超高真空环境的宽波段光斑聚焦装置，属于高真空聚焦系统设计领域。包括真空腔体、可调节焦距的锥齿轮组合、实现光斑缩小的聚焦模块；通过锥齿轮组合的旋钮带动支撑和控制聚焦模块支架的前后移动，通过螺纹之间的传动，使得聚焦模块能够实现焦距的可调控性，从而可以在不增加光程和光路复杂程度基础上，有效缩小1000nm‑120nm波长范围光斑尺寸，并且可通过聚焦模块上的卡扣部件的简易操作将聚焦模块在真空环境中移离原始光路，不限制原有光源波长范围。

技术领域

本实用新型属于高真空聚焦系统设计领域，具体涉及一种适用于超高真空环境的宽波段光斑聚焦装置，其为在超高真空环境中，真空紫外-近红外光斑微米(μm)级聚焦的装置。

背景技术

探测光斑的尺寸是光谱能谱类仪器设备一个重要的性能指标，但是测试仪器自带的常规 /标准光斑聚焦系统往往不能满足对小尺寸(微米-亚毫米)功能材料的测试表征工作。如今纳米材料的研究一直是一个研究热点，材料的维度与大小也影响着材料的性能，所以这对于这些尺寸较小的材料，对于普通尺寸非均相或杂晶样品，我们更希望通过缩小光斑以完成微区扫描探测。在某些表征手段中(例如角分辨光电子能谱技术)，光斑的尺寸不能大于样品，不然会覆盖到其他非实验材料，导致所测得实验结果存在偏差或存在较大的杂质信号。

由于同步辐射光束线光路长度有限，为了保持较高的光通量，通过一定数量的的全反射镜/光栅聚焦，光束线本身存在聚焦极限。

对于同步辐射光源的X射线波段，为了进一步缩小光斑尺寸，一般可通过K-B镜或者波带片在近样品点进行光斑的聚焦，例如上海光源的硬X射线微聚焦线站(BL15U1)，样品处的最小光斑(FWHM)在K-B镜聚焦下小于2×2μm²，在波带片聚焦的情况下小于0.2×0.2 μm²。但是由于K-B镜和波带片成本很高，操作较为复杂，设备本身过于贴近样品点，限制了样品运移范围，另外，聚焦点是固定的，无法实现调节，并不适用与近红外-真空紫外波段光斑聚焦。

我们设计了一种用于真空环境红外-真空紫外波段光斑进行聚焦的装置，可对实验线站近样品点出射光斑进一步缩小。针对目前同步辐射光源光斑较大的现状，一种能简单易行改变光源光斑大小的装置显得非常有价值。该装置既可以即可适用于同步辐射真空紫外波段光源，也可以运用于普通离线装置该波段光斑聚焦，因此，对于亚毫米尺寸样品的研究具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型要解决技术问题为：克服现有技术的局限与不足，提供一种能够改变在真空环境测量时光源光斑大小的聚焦装置。该装置可以与多种样品表征测试仪器配合使用，通过简单易行的操作，能够在不显著延长光束线的条件下，缩小真空紫外波段光斑尺寸，进而进行亚毫米样品的光激发探测实验。

本实用新型采用的技术方案为：一种适用于超高真空环境的宽波段光斑聚焦装置，该装置由真空腔体、可调节焦距的锥齿轮组合以及聚焦模块组成，可调节焦距的锥齿轮组合包括卡环，圆杆，三根固定杆，移动块，螺纹杆，第一锥形齿轮，第二锥形齿轮，旋钮和承载块二，运用三根固定杆和移动块组合将聚焦模块和开关模块固定在正中间即原有光路，移动块外围有两个圆杆和一个螺纹杆，螺纹杆与移动块之间通过焊接连接为一体，并且也与第一锥形齿轮通过螺纹连接。通过旋转旋钮，转动第二锥形齿轮和第一锥形齿轮，从而转动螺纹杆，使移动块实现前后移动，即聚焦模块也能实现前后平移；聚焦模块包括卡扣，第一螺孔，第一圆形凹槽，圆孔，圆锥空腔，第二螺孔，承载块一，第二圆形凹槽和第三螺孔，承载块一中间的第一圆形凹槽和第二圆形凹槽都是用于放置聚焦光斑的透镜，使用螺钉将第一螺孔、第二螺孔和第三螺孔固定，可以通过圆锥空腔和承载块一将透镜固定，圆锥空腔顶部开一个圆孔，卡扣用于聚焦模块的进入光路后的固定。聚焦模块的承载块一通过铰链连接与承载块二连为一体，聚焦模块就能实现相对转动，使用腔体内的机械手使得卡扣与卡环紧紧固定。