1、第7章同時放射x射線攝影光學，同時放射光譜的使用范圍主要為真空紫外、軟x射線和硬x射線。 在該范圍內，所有的材料都具有高吸收效果，因此用于光束的成像的各種反射鏡通常不采用通常的光學的透射模式而是反射模式。 調整偏轉光束的傳遞方向、各光學裝置的空間位置分配功率濾波器，稀釋光強度功率密度，降低光束線下游元件的熱負荷切斷反射的高能譜上限，有效抑制高次諧波，提高分光元件的單色性能，使發(fā)散光束會聚，縮小成像光束光斑， 增加被測試樣品上的光子密度或光譜亮度準直光源，設置去除分光元件的圖像形成系統(tǒng)的優(yōu)先目標是傳輸效率和圖像光束點，前者取決于反射材料和工作表面的光澤，后者取決于像差和面形精度，7 .1 X射線

2、反射，1全反射， 幾何光學中光的反射和折射規(guī)律：反射線和折射線在同一入射面內，反射角等于入射角，折射角和入射角正弦之比與反射角無關，介質和圖7-1 X射線全反射、x射線在各種物質中的折射率都小于1，因此光線從真空或空氣傾斜入射到金屬或其他材料表面時， x射線光學常用臨界掃描入射角，光線入射到鏡表面進行全反射，臨界掃描入射角與波長關系和鏡的電鍍材料有關，2臨界掃描入射角、入射光能確定后展開cosc，則遠離吸收邊的低z材料的臨界掃描入射角c與入射光能e的積大致一定， 求出掃描入射角c的簡化式、圖7-2表示常用鍍敷材料cE的積值、材料的分散和吸收特性、折射率的復形、光束以入射角入射到鏡表面，其光擊深

3、由消光深度賦予，消光深度、光束以入射角入射到反射表面時，反射率急速降低，被傳遞的光波沿入射方向進入介質， 光沉入介質的深度，多數鏡表面有涂層膜，用于光學反射，涂層膜不太厚，x射線反射涂層膜一般以500為佳，因此選擇基底材料時的z值不會比鍍層材料過高，3反射率、x射線在兩界面反射其中，關于圖7-3 quartz表面鍍層和無金鍍層的x射線反射率和視入射角的關系、全反射quartz表面鍍層和無金鍍層的反射率和入射x射線波長的關系，通過復介電常數、忽略或的平方和及其乘積，取代sin而使用反射率式， 根據圖7-3 quartz表面鍍層和無金鍍層相對于波長1.54的x射線反射率和視入射角的關系以及全反射時

4、的臨界角可知的quartz表面鍍層和無金鍍層的反射率和入射x射線波長的關系，反射鏡表面堆積的重金屬降低了臨界角的靈敏度和臨界角附近的反射率。 因為c是成比例的，所以當鏡掃描入射角時，不能比波長短地反射。 這是用反射鏡有效地抑制高次諧波的原因，反射表面粗糙度對反射效率的影響。 上式給出了反射表面為理想狀態(tài)，反射率隨入射角變化的函數，實際上反射表面粗糙度對反射效率有很大影響。S.Goto等人使用分級折射率分析光學鏡面的反射率，從平均表面(理論平面)到深度z的復折射率，n是鏡整體的折射率、表面粗糙度的誤差函數，使用圖7-5 (a )分級折射率分析光學鏡面的反射率，(b )表示的S.Goto將反射面整

5、體分為幾個厚度d的反射根據已知條件通過上式求出第j個反射層的折射率，光波在第j個反射層的前后受到折射校正的影響，其傳遞和反射分別是表示菲涅耳傳遞系數和反射系數的相位因子. 光束作用于鏡表面后傳遞并反射的光波的振幅分別為和，進而計算反射率，將圖7-6的兩個表面狀態(tài)的反射率計算與測定結果對照： a鍍層100nm、表面粗糙度3.4nm、b鍍層10nm鍍層a為100nm、鍍層b為10nm、表面結果發(fā)現，校正(虛線)和實測(實線)的數值非常接近，b優(yōu)于a，并且在工程方面，通過上述方法校正反射率過于復雜并且不太必要。 決定了鏡面精加工后，通過應用下式，可以迅速判定對反射效率的影響。 w表示反射率隨波長而變

6、化的函數，表示表面粗糙度=0.5nm、掃描入射角i=5mrad時反射率隨波長而變化的曲線，7 .2 X射線成像光學系統(tǒng)、同步放射光學系統(tǒng)。一般的攝像模式是環(huán)聚焦、KB聚焦、橢圓體聚焦、共軛聚焦反射表面形狀分為球面、柱面、環(huán)面、橢球和拋物面，同時輻射光學成像按照幾何光學的方法，求出費馬原理，即物與像之間的光路最短，建立物像光路函數，對其進行偏微分，求偏微分為零的條件，光學成像的幾何殘奧儀和各種像差式， 得到子午面焦點光路的像散(Astigmatic Coma )、球形像差(spherical Coma )，其中，系數根據鏡面型有不同的表達內容，將1環(huán)(橢圓體)面焦點和拋物面準直、環(huán)面鏡表面為一個

7、的圓弧的曲率半徑稱為弧矢半徑， 子午面上的旋轉半徑稱為子午半徑，一束光在子午面方向以掃描入射角照射到鏡表面，反射的光束可以同時在子午和矢狀兩個方向聚光。 將F20和F02設為零，導出環(huán)聚焦光路式、矢狀曲率半徑、子午曲率半徑，圖7-7是橢圓體聚焦的光學結構圖，光源和成像分別位于橢圓體的兩焦點，反射面是橢圓體的內表面的一部分，像散光源的聚焦即水平和垂直的聚焦毫無疑問，是理想的成像系統(tǒng)，即使是大的接收角、小的視場角也能夠保持小的像差。 然而，由于鏡子制作過程的限制，環(huán)面鏡近似于橢圓鏡的焦點，而圖7-7環(huán)(橢圓體)面焦點光學結構圖顯示，在x射線成像系統(tǒng)中，入射光束與鏡面之間的夾角(I )較小，通常大約

8、在一些mrad中，反射面較長。在第三代光源中，環(huán)面鏡全部在1米以上，這樣長的環(huán)面的形狀大部分是長條狀的圓柱透鏡被特殊機構彎曲而成的，即弧矢半徑(Rs )是直接加工而成的，子午半徑(Rm )是強制彎曲而成的，球面、圓柱二氧化硅關于球面聚焦，環(huán)面聚焦光路表現式中的矢狀半徑Rs等于子午半徑Rm的圓筒聚焦是子午半徑Rm的拋物面準直是導向像距r的拋物面準直光路表現式，子午曲率半徑：矢狀曲率半徑：圖7-8拋物面準直光學構造圖，2 KB聚焦，p . 這簡單，實用，容易實現，像差可以保持很小，迄今為止，兩塊相互垂直放置的鏡子分別承載水平焦點和垂直焦點，鏡子可以是球面也可以是柱面，入射時兩者的性能必須大致相同。

9、 由于兩鏡相互獨立、非耦合式，因此兩成像關系相互影響小，從費馬原理展開式導出矢狀和子狀成像的光路函數、矢狀聚焦方程式、子狀聚焦方程式，兩KB鏡都是圓柱面鏡，各鏡僅向一個方向聚焦在相互獨立影響小的x射線成像中，掃描入射角僅為幾毫弧度，球面半徑大，因此，圖7-9 KB聚焦的光學結構圖中，第1張鏡子弧度聚焦對第2張鏡子午焦點的物距的影響小，在KB聚焦中，由彗差引起的像寬KB聚焦表示像散引起的像散(像彎曲)，但是，對于對準了水平焦點的反射鏡，由于接受角大、反射鏡長，所以若要得到大的變焦比，則會產生大的彗形像差，產生3共軛焦點，樣品上的焦點不均小，光子密度不均勻用一片環(huán)形反射鏡或球面反射鏡以大的縮比聚光的光束到達小的光束點時，會帶來大的彗形像差，擴大光束點。 T. Namioka等人采用組合2片球面變線距光柵的方法，第1片光柵的焦點位于第