同步辐射双晶单色器平行度测量方法研究

    双晶单色器(DCM)系同步辐射装置光束线输出高通量、高单色化光的核心部件，对受光表面的面形及两个晶面的平行度要求甚严。两个晶面平行，方可确保 晶体单色器出射光与入射光的方向不变，还可通过双晶失谐方法抑制出射光中的高次谐波含量，故须精确测量以控制双晶晶面的平行度。

    同步辐射晶体单色器晶体晶格衍射面与晶体表面的定位精度通常在 3′左右，远大于晶体的达尔文宽度(数秒至十余秒)。目前采用的自准直仪法^[1,2]， 无法精确测定双晶晶面的平行度，仅能在大范围内(±3′)调节双晶晶面的相对位置，并用探测器测量单色 X 射线强度的方法表征晶格衍射面的平行度。此方法使光束线的调束具有不确定性，当双晶单色器的双晶晶面平行度大于晶体的达尔文宽度时，白光X 射线通过晶体单色器后就不能得到单色 X 光，也难以确定输出光束的位置。因此，双晶晶面平行度，是离线衡量单色器性能好坏的重要参数。

    上海光源光束线建设研制的双晶单色器，须进行晶面平行度的离线测量。针对自准直仪仅能测量角度的相对变化，不能直接测量双晶晶面绝对平行度的缺陷，本文提 出用十字位相板改进光笔干涉仪法测量双晶单色器晶面平行度，并开展原理性实验，投角和滚角理论测量精度分别可达 0.89″和 1.79″，这为双晶单色器晶面平行度的调节提供了一种新的检测方法。

    1 光笔干涉仪法的测量原理

    由图 1，晶面内垂直 X 射线的方向定义为 X，平行 X 射线的方向定义为 Y，晶面法线方向为 Z，晶面绕 X 轴转动的角为投角(ω)，晶面绕 Y 轴转动的角为滚角(φ)，晶面绕 Z 轴转动的角为摆角(γ)。

    1.1 双晶晶面平行度测量原理

    双晶晶面平行度测量原理如图 2 所示。激光产生的准平行光，经十字位相板^[3]调制、衰减片衰减后产生互相垂直的 十字暗线状的衍射图像(图 3)，经图 2 光路成像于 CCD。分光镜将激光分为互相平行的参考光和探测光。若双晶晶面平行，两束光在位于 FT 透镜焦点处的 CCD 上聚焦于一点。若晶面不平行，参考光在 CCD 的成像位置作为晶面平行的参考位置，通过编程将图像每行每列进行高斯拟合得到像素最低点并取每行最低点(每列最低点)平均值，即可得到十字暗线。根据探测 光与参考光衍射图像十字暗线中心位置在 CCD 上横向(X 轴)、纵向(Y 轴)的差异^[4,5]，即可计算出投角和滚角的平行度。这样，双晶晶面平行度离线调节的测量过程就简单方便得多，仅需调节两晶面的相对位置使探测光的十字暗线中心位置与参考光的位置尽可能接近即可。