软X光多层镜反射率的标定与修正

　　0　引言

　　在ICF实验研究中,测量X光辐射能谱的方法较多,目前设备有K边滤波XRD阵列谱仪和透射光栅谱仪等.它们分别存在能带宽度较宽与高能尾部的问题,以及高级衍射重叠引起的解谱困难问题.多层镜是一种重要的低能X光色散元件,具有反射、色散和高能截止的功能[1-2].利用多层镜能谱仪既可以避免高能尾部的影响,也能避免高级衍射的影响,还可以提高能量分辨.

　　多层镜软X光能谱仪测量方法是将吸收法与多层镜分光法结合起来的,以达到更好的分光效果.根据ICF实验要求与谱仪设计参量,完成谱仪用的八种多层镜设计,并且根据数据库计算得到多层镜的理论反射曲线.结合选配的滤片,谱仪通道的理论响应函数也可以计算出来.理论数据对完成设计与验证有重要帮助,但是在使用多层镜谱仪做软X光能谱定量测量之前须对多层镜的反射效率进行实验标定.为适应软X光测量的需要,应挑选反射强度高、半高宽窄、反射均匀性好的多层镜[3-5].

　　标定实验在北京同步辐射装置3W1B束线上进行,同步辐射能够提供稳定而且单色性较好的X光辐射[6].通过实验得到了50~1500 eV能段上的反射率标定曲线,对结果进行了分析并给予修正,并且给出了多层镜的积分反射率,提出了使用建议.

　　1　多层镜标定实验

　　1.1　实验设备

　　如图1,谱仪由测量系统与记录系统两部分组成,测量系统包括滤片、多层镜与X光探测器等;记录系统包括信号电缆与示波器等.多层镜标定实验在北京同步辐射装置(BSRF)上进行,定标装置见图2,利用的是BSRF-3W1B束线及其反射率计靶室(主靶室).

　　实验监测系统选用AXUV-100硅光二极管作为探测器,使用弱电流计6517进行测量.AXUV-100探测器响应范围很宽(7 eV~12 KeV),动态范围大(大于7个量级),稳定性好,前死层较薄(3~7 nm),暗电流小(~PA) ,信噪比高(约103).6517电流计可以测量10-17A的电流[7].利用这套测量系统,反射率的测量误差小于0.1 %.反射率计装置主体由一台Bragg衍射仪构成统一体的二倍角复合机构.样品和探测器可以单独转动,也可以2θ随动,转动的角分辨准确度为0.007 5°.

　　1.2　实验原理与实验方法

　　多层镜反射效率计算公式为:R(E) =I(E)/I0(E),式中,R(E)为多层镜反射率;I(E)为多层镜反射光强;I0(E)为多层镜入射光强.在实验中,采用自准直方法[8],确定多层镜的角度基准,如图3,首先,我们在光路中增加一1 mm×3 mm光阑,距靶室中心1 600 mm,X光通过光阑照射到样品台上荧光板标记出的中心位置附近;调整样品台或入射光阑,使入射光斑与中心记号重合;将多层镜平移到光路中,转动平面镜使反射光落在涂有荧光粉的光阑下方(通过荧光判断反射光的位置),再转动平面镜使反射光完全落在光阑内,即确定转动基点.