利用晶體高指數(shù)面的衍射消除了分析晶體帶寬及聚焦光束角發(fā)散的影響,提出了聚焦條件下光束線能量帶寬的檢測方法。采用DuMond圖解析了光束能量帶寬的測量過程,并在上海光源硬X通用譜學(xué)線站搭建了檢測系統(tǒng)。在相同能量和衍射角條件下,利用晶體的不同高指數(shù)面分別測量了聚焦光束的能量帶寬;當(dāng)光束能量為10 keV時,利用Si（555）測量了準(zhǔn)直鏡壓彎過程中光束線能量帶寬的變化,消色散配置時測得光束能量帶寬最佳值為1.50 eV,與Shadow程序追跡計算的1.40 eV相比,差值控制在10%以內(nèi)。結(jié)果表明,晶體的高指數(shù)面衍射可用于同步輻射聚焦光束能量帶寬的高精度測量。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報. 2020,40(19)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

完美晶體衍射的DuMond圖

上海光源儲存環(huán)的特征能量為10.35 keV,通常選擇10 keV 的能量對光束線的各項性能指標(biāo)進(jìn)行檢測驗收。以Si(111)作為分析晶體,在10 keV處測量光束線帶寬的DuMond圖,如圖2所示,其中分析晶體與單色器晶體的消色散和色散的配置分別表示為(+m,-m)和(+m,+m),DCM表示雙晶單色器。在消色散配置中,Si(111)分析晶體的衍射角與單色器晶體的衍射角大小相同,通過轉(zhuǎn)動分析晶體,使分析晶體的窗口沿著出射光束窗口的短邊運動,測量得到的結(jié)果為分析晶體的達(dá)爾文帶寬與光束帶寬的卷積。在分析晶體色散配置的DuMond圖中,分析晶體與檢測光束有大于90°的夾角,分析晶體的窗口沿著出射光束窗口的長邊移動,搖擺曲線的測量結(jié)果為分析晶體達(dá)爾文帶寬、光束帶寬及光束發(fā)散角的卷積。上述分析結(jié)果表明,采用Si(111)作為分析晶體時,光束發(fā)散角影響色散配置下的搖擺曲線測量結(jié)果;在消色散和色散配置下,測量結(jié)果中都存在分析晶體達(dá)爾文帶寬與光束帶寬的卷積。2.2 晶體高指數(shù)面衍射

在光束線能量帶寬的測量中,光束的發(fā)散角對結(jié)果的影響主要與晶體的衍射角相關(guān)。但是當(dāng)光子能量為10 keV時,Si(111)晶體的高指數(shù)面(777)、(888)、(999)無法衍射出光,為了充分利用上述高指數(shù)面,需要選擇更高能量的X射線。當(dāng)Si(999)的衍射角為81.33°時,對應(yīng)的光子能量是18 keV,且該能量在Si(111)單色器的工作能量范圍內(nèi)(5～20 keV),即光束線可以提供18 keV的單色光,在該能量下用DuMond圖分析基于高指數(shù)面衍射測量得到的光束線帶寬。圖4為晶體在光子能量18 keV處的能量帶寬和達(dá)爾文帶寬,橫軸為布拉格角,左右縱軸分別為能量帶寬和達(dá)爾文帶寬,其中曲線上各點從左往右依次對應(yīng)單晶硅的(111)、 (333)、(444)、(555)、(777)、(888)、(999)指數(shù)面,圖中還給出了Si(111)、Si(555)、Si(999)在18 keV處的反射率曲線。晶體的布拉格角隨著晶體衍射面指數(shù)的增加而增大,Si(777)的達(dá)爾文帶寬最低,晶體的布拉格角和達(dá)爾文帶寬決定了晶體的能量帶寬。根據(jù)(3)式計算得到的晶體能量帶寬也是隨著布拉格角的增加而降低,能量帶寬降低的速率遠(yuǎn)大于達(dá)爾文帶寬的降低速率,晶體的高衍射角是能量帶寬降低的主要因素。最高指數(shù)面 (999)所對應(yīng)的能量帶寬為0.005 eV,遠(yuǎn)小于Si(111)晶體的帶寬2.56 eV,因此Si(999)分析晶體可看作是準(zhǔn)單色的分析器。

【參考文獻(xiàn)】：
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