周期多层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像性质分析.pdfVIP

第21卷第11期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．21，No．11 2009年11月 HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS Nov．，2009 文章编号：1001—4322(2009)11-1681—05 伊圣振1， 穆宝忠1， 王 新1， 黄圣铃1， 朱京涛1， 王占山1， 丁永坤2， 缪文勇2， 董建军2 (1．同济大学精密光学工程技术研究所，上海200092；2．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900) 集光效率要求．设计了KB显微镜的光学结构，模拟了KB系统的成像质量，用W／B。C周期多层膜反射镜进行 了x射线成像实验，在土100 pm视场内得到优于5肛m的空间分辨力结果。实验与模拟结果的对比表明，加工 精度和球差是影响中心视场分辨力的关键因素．有效视场的大小受多层膜角度带宽的限制。 关键词：Kirkpatrick-Baez显微镜；X射线成像；周期多层膜；像质 中图分类号：0434．1 文献标志码：A 显微镜成像性能的关键指标[3]，与工作掠入射角的大小密切相关。传统的单层膜KB显微镜利用了材料对掠 入射X射线的全外反射特性，工作掠入射角须在临界角以内[4]；在KB物镜工作反射面镀制X射线多层膜，利 用其对掠入射X射线的Bragg衍射，可以提高工作掠入射角度，改善KB显微镜成像性能，并实现一定的X射 线能量分辨。国外从20世纪80年代起开展了周期多层膜KB显微镜的研究工作[5]，并获得了一些膜系设计 keY能点W／B；C周期多层 数据和实验结果H。]，但是还未见对其成像性质具体和深入的分析。本文在设计8 膜KB显微镜初始结构的基础上，进行了X射线成像实验，并分析了周期多层膜的工作掠入射角和角度带宽与 KB显微镜成像性质间的关系。 1 多层膜KB显微镜初始结构 KB显微镜基于掠入射反射式成像原理，其利用两块正交放置的球面或柱面反射镜分别在子午和弧矢方 向上实现聚焦，校正了单块球面反射镜在掠入射情况下存在的严重像散Ⅲ。其光路结构如图1所示，并满足公 式(1)和(2)： 子午方向 丢+南一丽2Rsin0“‘口+2d一 ， (1)“7 弧矢方向 寿面+丢一蕊2i (2) 式中：“为物距；口为像距；2d为反射镜表面口径；R为反 射镜曲率半径；矾和0。分别为第一块反射镜(子午方向) 和第二块反射镜(弧矢方向)的掠入射角度。 SchematicofKB optical 通过选取合适的掠入射角度0。和岛，可以使子午像 Fig．1 microscopeassembly 图1 KB显微镜光路结构 面与弧矢像面重合，从而消除KB系统的像散。 传统的单层膜KB显微镜利用了材料对掠入射X射线的全外反射特性，其工作掠入射角0。和0。必须在全 外反射临界角以内，且要保证一定的反射率i“，即 n状卜A詈压 (3) *收稿日期：2009—02—17；修订日期：2009—07—07 基金项目：国家高技术发展计划项目 作者简介：伊吊振(1984一)。男．硕士研究生．主要从事X射线光学系统设计；yishengzhen@163．com。 通信作者：穆宝忠(1975一)，男，副教授．主要从事X射线光学系统研究；mubz@tongji．edu．cn。 万方数据 强 激 光 与 粒 子 束 第21卷 角与工作波长成正比。在较高能点时，掠入射角较小，从而限制了KB系统的成像性能。 在KB显微镜的工作反射面镀制X射线多层膜，可以提高系统的工作掠入射角