微焦点X射线光栅干涉仪用于波前传感
一九四七年,同步加速器上发现同步辐射光之后,电子同步辐射装置的发展已经历了三代。 同步辐射是一种强度大、亮度高、的优异光源,能够有高空间,时间,能量分辨率 可应用于观察nm尺度的动态过程。接近衍射极限的第四代和自由电子激光相干性大大提升,可以开展相干实验 亮度提高几个数量级 X射线是一种波长很短的电磁波。第四代同步辐射光源与X射线自由电子激光装置等大科学装置具有高亮度,高相干性和高准直性等特点,其光束接近衍射极限和傅里叶变换极限,可开展高光谱分辨、高空间分辨和高时间分辨实验。光束线系统是光源和实验站之间的桥梁,保持波前形状和高保真传递X射线束相干性对开展同步辐射实验具有重要意义,这对高精度光学器件制造和检测提出了挑战。光束质量会受到反射或透射表面的粗糙度、较大范围形状误差、光学组件的未对准或自适应元件(如可弯曲的反射镜或晶体)的未校准之类的影响。
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微焦点X射线光栅干涉仪由作为分束器的相位光栅G1、作为检测器透射掩模的吸收光栅G2和X射线相机组成。X射线从反射镜表面掠入射后,相位光栅下游的周期性干涉图案(Talbot自成像)由于反射镜表面斜率误差导致波前畸变产生相移。由于干涉图案周期较小,常规X射线相机不能分辨出相移信号,通过增加分析光栅可以放大相移信号。采用相位步进技术或者傅里叶分析技术可以解析出条纹相位和波前曲率半径分布,进而计算出波前角度(相位梯度)和镜面斜率误差分布,微焦点光栅干涉仪原理图如下图所示。
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该技术可应用于X射线主动光学波前在线反馈调控,反射、折射、衍射器件误差检测,大科学装置X射线光束质量评估等领域。实验装置如下:
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应用:1、同步辐射光源波前表征;2、X射线成像;3、面形测量