合肥同步辐射反射率测量装置

　　1　引　言

　　在光学系统的设计使用过程中,为了满足光学元件的设计使用要求,往往希望对光学元件的光学常数能够给出一个较为准确的数值,而通过计算得到的结 果却经常与光学元件的实际结果有较大的出入,因此对光学元件光学常数的实际测量有着十分重要的意义。采用同步辐射作为光源进行光学元件光学常数的测量现在 已经得到普遍的使用,目前国内外许多的同步辐射装置上都建有进行光学常数测量的反射率测量装置,我们曾经在北京正负电子对撞机同步辐射装置上先后建立了两 套反射率测量系统[1-4],但由于条件所限,仅能够进行标准尺寸样品的测试,对于较大尺寸的光学元件无法进行在线检测实验,从实际使用的角度出发,合肥 同步辐射二期工程计量光束线的反射率计装置可以满足对5~100 nm波长,尺寸200×100 mm2的样品的实际光学常数测量。

　　2　结构总体方案

　　为了较好地满足对光学元件的测试,对于反射率计来说,最重要的在于提高它的测量精度,而仪器在使用时的测量精度主要取决于以下几个方面:

　　(1)光束线单色器系统的波长精度

　　(2)反射率计制造精度

　　(3)探测器测量系统精度

　　(4)反射率计在线调试精度(即反射率计自身光轴与同步光的重合精度)

　　2.1　反射率计主要参数指标

　　(1)波长范围:5~100 nm

　　(2)波长精度及重复性:0.1 nm

　　(3)样品最大尺寸:200×100 m

　　(4)极限真空2×Torr,并可在Torr下工作

　　(5)样品和探测器既可单独旋转又可θ-2θ联动;样品和探测器旋转精度0. 01°,角分辩率0.005°

　　(6)样品台具有X、Y、Z平移及旋转功能,X向平移20 mm,精度20μm ;Y向平移20 mm,精度20μm ;Z向平移120 mm,精度15μm ;绕X轴转动±10°,精度0.01°;绕Y轴转动±10°,精度0.01°。

　　2.2　反射率计装置的组成

　　反射率计装置示意图如图1所示。

　　(1)可调光阑

　　(2)前后位置探测器

　　(3)光强探测器

　　(4)样品姿态调整机构

　　(5)样品、探测器扫描系统

　　(6)超高真空差分馈入系统

　　(7)超高真空系统

　　(8)计算机控制系统

　　2.3　超高真空差分馈入系统

　　反射率计的功能主要靠样品和探测器的θ-2θ扫描机构来实现,样品和探测器均应能够进行360°的旋转,在实际测量时,样品的转动范围在 0~90°,探测器的转动范围在0~180°,并且可以实现两者的θ-2θ同步扫描,样品和探测器旋转精度0.01°,角分辨率0.005°。