[发明专利]一种软X射线光谱测量装置

说明书

本发明属于物理生物实验技术领域，具体为一种软X射线光谱测量装置。本发明装置包括：X射线相机、真空步进电机、真空滑轨、X射线分光晶体、遮光室、狭缝、升降旋转台，真空旋转台、真空升降台等；其中，X射线相机、半圆弧真空滑轨、真空旋转台等基本部件均放置于所述遮光室内；狭缝设置在遮光室一侧，用于限制入射光线大小；X射线相机、X射线分光晶体的中心、狭缝在同一水平面上，保证X射线相机出射的X射线，经过分光晶体反射，穿过狭缝出射。其中，除了电机、探测器配套的控制电源部分，所有的部件均放置于真空腔室内。本装置为具有特定自带真空测试腔室软X射线源的实验室开展的物理和生物研究提供高分辨X射线光谱测量服务。

技术领域

本发明属于物理实验技术领域，具体涉及一种软X射线光谱测量装置，用于获得高分辨率的X射线光谱信息。

背景技术

在物理和生物研究领域，经常需要对X射线的光谱进行测量和分析，X射线晶体谱仪是其中被使用较多的一种装置，它是利用晶体对X光衍射分光特性，满足布拉格衍射条件（,其中d 是晶面间距，θ是布拉格角或掠射角，n是衍射级数，λ是入射X射线的波长）而制成。它是目前国际上实现软X射线高精度测量的主要设备。其中平面晶体谱仪因其分辨率高，操作相对简单而广泛用于X射线诊断中。目前市场上的平面晶体谱仪通常都是自带真空腔室，通过专用的真空法兰对接需要分析的X射线设备。但假如需要分析的X射线处于具有一定体积的真空腔室内的情况，反而受到其本身自带真空腔室的限制，谱仪整体无法满足X射线源装置对高真空和无油污染风险的要求，因而无法进行测量和分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一套能够放置于已有真空腔室内的软X射线光谱测量装置，为实验室开展的物理和生物研究提供高分辨X射线光谱测量服务。

本发明提供的软X射线光谱测量装置，简称X射线晶体谱仪；其结构如图1所示，具体包括：X射线相机、真空步进电机、半圆弧真空滑轨、X射线分光晶体、真空升降台、真空旋转台、遮光室、狭缝、真空附件和控制附件等；其中：

所述的X射线相机和真空步进电机通过铝合金转接台固定在一起，并且转接台放置于半圆弧真空滑轨上，真空步进电机和真空滑轨之间通过减速齿轮连接；X射线相机通过真空步进电机可以自由的在半圆弧真空滑轨上来回运动，真空滑轨的两端各有一个限位器，用于系统断电、异常或搬动后重新安装后相机初始位置的确定。

所述X射线分光晶体，共有3块，为高纯硅和二氧化硅晶体，分别为Si（111），Si（220）和SiO₂(1010)，按15-75度覆盖布拉格角度，综合三块晶体总的能量覆盖范围为1.5-12.5keV。这三块晶体通过铝合金支架固定于真空升降台，这两者（三块晶体和真空升降台）又固定于真空旋转台上，通过平台电机控制晶体的上下运动和旋转。

具体地，3块X射线分光晶体，它们各自覆盖的波长和能量范围见表1。

表1

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所述遮光室用于对可能的外部杂散光进行遮蔽；上述X射线相机、真空步进电机、半圆弧真空滑轨、X射线分光晶体、真空升降台、真空旋转台等，均放置于所述遮光室内；狭缝设置在遮光室一侧，用于限制入射光线大小；X射线相机、X射线分光晶体的中心、狭缝在同一水平面上，保证X射线相机出射的X射线，经过分光晶体反射，穿过狭缝出射。

遮光室侧壁上设置有水冷管道接头，以便外接冷水管，将冷水通过内部的水冷管道冷却装置（如真空步进电机）。

遮光室侧壁上设置有用于遮光型穿线盒，用于与内部数据线的连接。

本发明中，除了电机、探测器配套的控制电源部分，所有的部件均放置于真空腔室内。