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《X射线光学的新成就_X光透镜及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期自然科学进展入又幻年月关射线光学的新成就光透镜及其应用—颜一鸣赫业军丁训良陈俊李玉德魏富忠谢晋东潘秋丽王大椿北京师范大学低能核物理研究所,北京印摘要介绍了北京师范大学光学实验室的光透镜及其在光分析领域中应,,用的成果光透镜由光导管组合而成它能聚集光源产生的发散光并形成,从高功率密度的会聚和平行光束而成为宽波段光束调控手段关键词光透镜透镜的应用开发,射线光学兴起于世纪后半期起初主要是指光光路设计和一些光的应用技术年代同步辐射源出现后,光学有了很大的发展,现在已成为一门复苏而又新兴的带有交叉学科性质的现代科
2、学新门类、新热点它既包括光和物质相互作用、现代光源和光探测技术等基础和应用基础研究,又为一些基础学科、交叉学科和国民经济诸领域提供了不断改进和更新的各种光仪器设备年代前苏联科学家提出了多导管光聚束技术川则〕年以来北京师范大学低能核物理研究所光学实验室独立地进行了导管光学和光聚束系统的研究,并于,发表了年研制成功整体光透镜进行了透镜的应用开发光透镜在射线荧光分析一,和深亚微米射线光刻领域的应用成果〕现在光透镜已经进人国际市场本文着重介绍了该室光透镜在光分析技术领域的应用成就光透镜光导管一光透镜由光导管组成光导管是
3、极细脚的内表面非常光滑的玻璃管。,当光以小于玻璃材料的外全反射临界角的掠射角人射到直光导管时它将以很高的反射率经多次反射从导管入射端传播到出射端从而提高了出端处的光功率密度对于弯,只。,,导管要始终保持反射时的人射角小于其传输效率仍然很高例如对圆柱形弯导管当导管内半径满足下式,时为圆导管的的曲率半径平行于管轴人射的光束将全部被反射川本实验室近年来更,卜功收稿叉〕狈切收修改稿国家自然科学基金批准号困和北京自然科学基金会批准号资助项目自然科学进展第卷,,研制成功了光导管并对导管的光传输效率进行了理论和实验研究得到了
4、理论和实验〔“一〕,,,一致的结果研究表明生产的光导管性能良好传输效率接近理论预期值可以忽略导管内表面粗糙度的影响整体光透镜直或弯光,,导管可以高效率地传播光或改变光的传播方向但是捕集的光很少大量光导管的合理组合就组成了光聚束系统,或称光透镜将大量光导管组合并在拉丝炉中直接加工定形的透镜称为整体光透镜这是我国和国际市场上销售的主要透镜类型目前,已经成熟的有类整体光透镜其示,意图见图其中为平行束透镜它能将光聚焦点源发射的发散光捕集并转化成平行束为会,,礴聚透镜它将捕集的光会聚到出端的焦斑处光束形成功率密度极强的微
5、光束斑则为微会聚平行束透镜,它形成略带会聚的准平行细光,束一方面由于它的会聚作用可以得到较高的功光源,,率密度另一方面光束的准平行性可以保证其,发散度足够小可用以进行衍射分析微聚焦平行束整体光透镜的主要特性光透镜的主要特性有传输效率、束斑会聚透镜和照野平行束透镜的大小、增益因子以及图类整体光透镜示意图。平行束透镜会聚透镜微会聚平行束透镜角散等下面分别予以简单说明传输效率,光子能量为的透镜传输效率为,,,口,其中为由光源发射的能量为的光束射到透镜入端的总强度为透镜出,它射的能量为的光束总强度,是标志光透镜质量的重
6、要参量和能量有关束斑大,其径向功率小会聚透镜或照野大小平行束透镜创束斑通常呈圆形密度分布大体为分布定义焦斑大小为分布的半高宽给出焦斑规,一化面积的对于会聚透镜束斑大小是一个重要参量人们总是力图得到尽量小的束斑以便进行微材料或微样品的分析现在本实验室的会聚透镜的束斑可以续价脚对,口,于平行束透镜其照野大小可以随样品到出端的距离稍有变化本实验室透镜照野大小一一,,般在若需要作微束衍射分析实验时可使用微会聚平行束透镜或在平行束透镜出口端加限制光阑增益因子增益因子指透镜的功率密度放大倍数,定义为,其中为无透镜时由光源直
7、接射到焦斑会聚透镜或照野平行束透镜上的光束之,功率密度则为使用透镜后由透镜出端射到焦斑或照野上的功率密度,、一增益因子表征透镜的增益大小也是透镜的重要参量对于会聚透镜左于第期颜一鸣等射线光学的新成就光透镜及其应用—,,二一护对于平行束透镜由此可看出使用透镜后工作效率的提高是惊人的角散,而在射线衍射和光刻等领域的应用中对平行光束的角散有严格的要求且期望角散尽量小一般而言,自透镜不同部位出射的光束有不同的角散,它和不同通道,人射的光的掠射角及通道的曲率半径有关和光源的大小也有关系透镜的角散用束的半宽角△表示目前好的
8、透镜角散可以作到北京师范大学低能核物理研究所光学实验室已研制成功的个系列产品的几何参量和物理特性见表和表表光透镜的主要几何参量光子能量人口端焦距出口端焦距透镜长度光源到样品距离透镜类型应用领域几、、会聚透镜巧巧‘平行束透镜常规,微会聚平行束透镜单晶表光透镜的物理特性光收集角焦斑大小传输效率视场大小角散透镜类型增益因子一一之尸、、一一会聚透镜加〕】〕一平行束透镜如庐微会聚平行束透镜《又光
