同步辐射光束线用的SX700型单色仪

　　单色仪是同步辐射光束线中的关键性仪器，光栅和非球面反射镜是单色仪的关键光学元件，这些光学元件的设计、加工和检验提出若干挑战性技术要求。德国柏林同步辐射电子存储环实验室与卡尔·蔡司厂合作，早在八十年代就开始研制同步辐射光束线的单色仪，他们研制的SX700型平面光栅单色仪已在同步辐射光源工作多年。本文将概述SX700型单色仪的研制过程和改进。重点介绍SX7。。型单色仪结构和系统参数。

　　1.设计方案中应考虑的问题

　　柏林同步辐射光源单色仪研制计划包括实验光谱仪设计方案的确定和改进单色仪基本设计方案。

　　通常同步辐射光束线的实验条件是:

　　—同步辐射光源发出的光束应按光谱波长呈发散状，并在中间不用插入入射狭缝的条件下，在固定的出射狭缝成像。

　　—当通过旋转光栅和同时旋转和平移平面反射镜改变波长时，出射狭缝应保持固定位置。

　　一一仪器按适当程序操作(因为同步辐射光源承担很多研究项目)。

　　卡尔·蔡司厂承担单色仪改进的工程工作，主要在仪器的动态机构上的改进，如通过长条式平面反射镜绕它外表面一点作适当旋转可以代替平面反射镜旋转和同时产生的平移。这种方案在单色仪连续几年的工作中证明是相当成功的。图1表示单色仪工作原理和安装在柏林同步辐射光源中的单色仪。

　　2.光学元件

　　光谱仪光栅和成像反射镜是单色仪的主要元件。单色仪的光栅是用如下几种方法制造的:

　　-一一用光栅刻槽机采用机械刻划

　　-一用激光干涉仪采用干涉法刻蚀光栅

　　-一机械刻划母版，照相复制光栅

　　.-一机械刻划、照相复制和离子刻蚀光栅。

　　机械刻划光栅是老的刻划方法，用金刚石刻划刀刻划光栅槽。本世纪初，对刻划机改进，采用精密机械工程方法刻划光栅。

　　用高度相干光源把干涉仪与电子系统校正结合，消除由于轴和驱动系统不可避免产生的周期性误差。机械光栅刻划机的研制对仪器制造者是非常重要的任务。在物理领域中的研究，用光学机械方法生产全息光栅做了相当重要的贡献。激光物理、干涉术、全息术形成光栅刻划技术的基础。另一个主要因素是半导体技术的发展，生产出高质量的光刻胶，因此可以用机械刻划出母版，用母版复制光栅。第二步，仪器生产者要改进光栅生产方法和设备，并且可以大量生产最佳光栅。此外，还应研究光栅结构的数学计算方法。长尔

　　·蔡司厂于1981年研制成功生产干涉全息光栅的设备。用同步辐射作光源的光谱仪，对光谱仪用的光栅有严格的要求，在普通光栅上的有机光刻胶层用高能同步辐射光照射会破坏它的光刻胶层。粒子对单色仪的高真空度有污染并降低光栅的反射率。