[发明专利]高通量极紫外多层膜光栅光谱仪

说明书

本发明涉及一种高通量极紫外多层膜光栅光谱仪，包括狭缝、多层膜光栅、探测器、信号处理系统和真空腔体；被测样品、狭缝和作为分光元件的多层膜光栅置于真空腔体内，入射光打到被测样品上产生的极紫外信号通过狭缝入射至多层膜光栅上，从多层膜光栅上衍射出来的信号通过与真空腔体密封连接的探测器探测，探测器探测信号送信号处理系统处理，获得被测样品的极紫外吸收谱数据。采用了多层膜光栅作为分光元件，可以使得光谱仪中光栅的工作角度从掠入射变为近正入射，大幅提高了对光子的利用效率。本发明结构紧凑，并且在需要同等光通量时，相比现有技术，本发明使用小尺寸光栅基底的成本更低。

技术领域

本发明涉及一种光谱仪技术，特别涉及一种高通量极紫外多层膜光栅光谱仪。

背景技术

X射线近边吸收谱(X-ray absorption near edge spectroscopy,XANES)是探测过渡金属配合物电子结构的重要技术手段，在阐明金属蛋白、配位化合物、半导体和催化剂结构和功能中起到关键作用。X射线的能量(光子能量100eV)对应第一行过渡金属元素的K和L吸收边，极紫外近边吸收谱(光子能量50-100eV)将这一表征技术拓展到了第一行过渡金属元素的M吸收边，对应电子从3p到3d的跃迁。M边近边吸收谱可应用于无机化学、生物无机化学和金属有机化学的研究中。

然而，目前的极紫外光谱仪一般为掠入射式的光栅光谱仪，立体接收角小，对光子的利用效率低。这是由于材料在极紫外能段的光学常数都接近但小于1，光栅在近正入射的情况下衍射效率极低，只能工作在掠入射几何(入射光线接近光学元件表面)下。而光学系统的立体接收角一般定义为A*cosα/r₁²，其中A为光学元件的有效面积、α是入射角、r₁是入射臂长度(样品到光栅的距离)。当入射角大的时候，接收角就小。通常增加接收角的方法包括增大光栅的尺寸和缩短入射臂长度，然而光栅表面的质量随着尺寸的增加而减小、入射臂的长度受样品环境所需尺寸限制。

发明内容

针对现有极紫外光谱仪对光子的收集率低的问题，提出了一种高通量极紫外多层膜光栅光谱仪。

本发明的技术方案为：一种高通量极紫外多层膜光栅光谱仪，包括狭缝、多层膜光栅、探测器、信号处理系统和真空腔体；被测样品、狭缝和作为分光元件的多层膜光栅置于真空腔体内，入射光打到被测样品上产生的极紫外信号通过狭缝入射至多层膜光栅上，从多层膜光栅上衍射出来的信号通过与真空腔体密封连接的探测器探测，探测器探测信号送信号处理系统处理，获得被测样品的极紫外吸收谱数据。

优选的，所述多层膜光栅的光栅线密度随着光学元件表面垂直于光栅线条方向变化，且多层膜周期厚度在光学元件法线方向上变化。

优选的，所述多层膜光栅为闪耀型光栅。

优选的，所述多层膜光栅基底面形为球面或柱面；根据入射光辐射能量，选择热变形、热辐照损伤小的基底材料或普通光栅基底材料。

优选的，所述多层膜光栅的入射角α，入射角α为经过狭缝出射的光与多层膜光栅的法线夹角，入射角α的范围在0～20度，近正入射。

优选的，所述探测器为线探测器或面探测器。

优选的，所述探测器的有效感光尺寸决定单次采集的波长范围。

优选的，所述探测器的表面增加一层去除背景信号的滤膜，加强谱线的信噪比。

本发明的有益效果在于：本发明高通量极紫外多层膜光栅光谱仪，提高了光子收集效率；紧凑的机械结构；在所需同等光通量情况下，所用多层膜光栅长度短，降低成本。

附图说明

图1为本发明高通量极紫外多层膜光栅光谱仪结构示意图；

图2为本发明高通量极紫外多层膜光栅光谱仪中多层膜光栅结构示意图；