双晶单色仪T型高差固定结构的精度综合

    出射光在实验样品处的光斑位置固定是双晶单色仪的一个重要性能指标。高差固定结构是实现出射光与入射光平行且位置固定的重要结构，其中 T型高差固定结构(简称为 T 结构)只需第一晶体转动这一个驱动，且出射光与入射光高差可以取较小值，是一种较好的出射光与入射光高差固定型式^[1,2]。但T 结构中影响出射光与入射光平行性及高差的因素有哪些，影响规律如何，都是人们亟需了解的。

    已知出射光与入射光高差的精度要求(即高差的公差)，如何将这个公差合理地分配到影响出射光高度的各原始误差中，这属于高差固定结构的精度综合问题。

    1 T 结构工作原理

    T 结构安装于 Huber 转台 1 上，如图 1 所示^{[ 3,4 ]}，主要包括：第一晶体(简称一晶)2、一晶保持架 3、滑座 4、V-V 滑轨 5、二晶保持架 6、第二晶体(简称二晶)7、滚动轴承 8、滑臂 9。一晶 2 由一晶保持架 3 安装在 Huber 转台 1 上，其晶面通过转台中心O 点。V-V 滑轨 5 沿滑座 4 中的滑槽移动，移动方向 V-V 垂直于一晶晶面，且过 O 点。二晶 7 由二晶保持架 6 安装于 V-V 滑轨 5 上，且二晶 7 晶面垂直于 V-V。V-V 滑轨 5 的端部安装有一个表面镀银的高精度滚动轴承 8，滚动轴承 8 在固定于双晶单色仪壳体上的滑臂 9 上滚动，其中心轨迹 U-U 平行于X 轴(即入射光的方向)，与 X 轴之间的垂直距离为h ；轨迹 U-U 和 V-V 交于 P 点，且与二晶晶面处于同一平面。

    当 Bragg 角为 θ 时，出射光和入射光之间的高差 H = BCsin 2θ =(OP/sinθ) sin2θ=2h。只要确定O 点与 U－U 之间的距离 h，以及入射光相对于 Huber转角仪中心 O 点的高度 d，则对于任意 Bragg  θ，出射光高度保持不变，h 是 T 结构的主要结构参数。根据 T 结构的工作原理，可以分析出影响出射光高度的因素有：①一晶晶面不经过 Huber 转台转轴 O；②P 点不在二晶晶面所处的平面上；③滑轨 V-V 移动轨迹不经过 Huber 转台转轴 O；④滑轨 V-V 移动轨迹不垂直于一晶晶面；⑤轨迹 U-U 不平行于入射光；⑥二晶晶面不垂直于滑轨 V-V。

    2 出射光高度分析

    建立坐标系 OXY 如图 2 所示，原点为 Huber转台中心 O 点，OX 为入射光方向，OY 垂直于 OX。虚线表示的是双晶的理想位置，影响出射光高度的六种误差分别为：δ₁表示一晶晶面偏离 Huber 转台中心 O 点的距离(上偏为正，下偏为负)；δ₂表示 V-V偏离 O 点的距离(左偏为负，右偏为正，图 2 中为负值)；δ₃表示二晶晶面偏离 P 点的距离(上偏为正，下偏为负)；α₁表示 U-U 偏转水平方向的角度(逆时针方向的角度为正)；α₂表示 V-V 偏转一晶晶面垂线方向的角度(逆时针方向的角度为正)；α₃表示二晶晶面偏转 V-V 垂线的角度(逆时针方向的角度为正，图 2 中为负值)。