專利名稱：同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚焦鏡的設(shè)計方法，尤其涉及一種同步輻射梯形聚焦鏡的最小像 展壓彎設(shè)計方法，屬于同步輻射光束線工程、同步輻射光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同步輻射的優(yōu)點之一是高亮度。亮度一般指相空間中的光子數(shù)密度，同步輻射光 子通量高，相空間體積小造就了高亮度的特點。根據(jù)劉維定理，在不犧牲光子通量前提下， 亮度無法提高。當(dāng)壓縮光束的線寬度時，其角寬度就要增大；反之，當(dāng)壓縮角寬度使光束變 得更準(zhǔn)直時，其線寬度就要增大。然而，不同實驗對光束的相空間形狀要求不同，例如熒光 微區(qū)分析要求小的光斑尺寸，大分子晶體衍射實驗同時要求小光斑尺寸和較好的準(zhǔn)直性等 等。微聚焦裝置的產(chǎn)生滿足了對光束小尺寸光斑、高通量面密度的需求。目前同步輻射束線上采用較多的微聚焦裝置大致可分為四類一是 Kirkpatrick-Baez鏡(簡稱K-B鏡)微聚焦裝置；二是導(dǎo)管式微聚焦裝置，又分為單管透 鏡和整合毛細管透鏡；三是組合折射透鏡式微聚焦裝置；四是純衍射型聚焦裝置，主要有 波帶片、勞埃多層膜。K-B鏡是P. Kirkpatric和Α. V. Baez首先提出的以他們名字命名的聚 焦成像系統(tǒng)，它以高傳輸效率(> 70% )、無色散及耐輻射等諸多反射鏡的優(yōu)良特性，以及 工藝上易于實現(xiàn)、像差很小等諸多K-B結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，成為當(dāng)前最廣泛采用的微聚焦裝置。如 圖Ia和圖Ib所示，K-B鏡由兩塊獨立正交放置、分別負責(zé)水平和垂直聚焦的反射鏡M1、M2 組成，光源source發(fā)出的光束經(jīng)由反射鏡M1、M2的反射，聚焦至像點focus，反射鏡面形多 為柱面，其成像公式為
權(quán)利要求
一種同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟以聚焦鏡的中心為原點，沿鏡面長度方向為x軸建立xy直角坐標(biāo)系；建立聚焦鏡壓彎面形的像斑展寬函數(shù)，如下 <mrow><msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow><mo>-</mo><mfrac> <mi>L</mi> <mn>2</mn></mfrac> </mrow> <mfrac><mi>L</mi><mn>2</mn> </mfrac></msubsup><msup> <mrow><mo>[</mo><mn>2</mn><mrow> <mo>(</mo> <mi>q</mi> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>y</mi><mo>&prime;</mo> </msup> <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msup><mi>el</mi><mo>&prime;</mo> </msup> <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>el</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>&times;</mo><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><mi>sin</mi><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>x</mi></msub><mi>dx</mi><mo>/</mo><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow><mo>-</mo><mfrac> <mi>L</mi> <mn>2</mn></mfrac> </mrow> <mfrac><mi>L</mi><mn>2</mn> </mfrac></msubsup><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><mi>sin</mi><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>x</mi></msub><mi>dx</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow></msup> </mrow>其中el(x)為理想橢圓方程，為梯形聚焦鏡的壓彎面形方程，θx為梯形聚焦鏡上x位置處的光線掠入射角，d(x)為入射光的角密度在x處分布權(quán)重；L為聚焦鏡在x軸上的投影長度；p、q、θ分別為源距、像距、鏡面中心處光線掠入射角；在y(x)中，C0為鏡面中心處曲率，且M0、kM分別為鏡中心處彎矩和彎矩分布的相對斜率；I0、kI分別為鏡中心處慣性矩和慣性矩分布的相對斜率，E為楊氏模量，δ0、δ1分別為聚焦鏡的整體高度和整體傾斜角度；計算σx的最小值以及獲得最小值的設(shè)計參數(shù)。FSA00000240461400012.tif,FSA00000240461400013.tif,FSA00000240461400014.tif,FSA00000240461400015.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法，其特征在 于，d(x) = 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法，其特征在 于，利用迭代數(shù)值算法計算ο 最小值以及獲得最小值的設(shè)計參數(shù)kph、Q、δ0> δ10
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法，其特征在 于，進行所述迭代數(shù)值算法的初始值為
全文摘要
本發(fā)明提供一種同步輻射梯形聚焦鏡的最小像展壓彎設(shè)計方法，其包括以下步驟以聚焦鏡的中心為原點，沿鏡面長度方向為x軸建立xy直角坐標(biāo)系；建立聚焦鏡壓彎面形的像斑展寬函數(shù)；計算像斑展寬函數(shù)的最小值以及獲得最小值的條件。通過建立并最優(yōu)化像斑展寬函數(shù)，本發(fā)明可以提供最小像擴展的梯形聚焦鏡幾何形狀以及壓彎力學(xué)的設(shè)計。
文檔編號G02B27/00GK101968570SQ201010260810
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者李明 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所