搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Laue弯晶聚焦特性的光线追迹研究

陈灿 佟亚军 谢红兰 肖体乔

引用本文:
Citation:

Laue弯晶聚焦特性的光线追迹研究

陈灿, 佟亚军, 谢红兰, 肖体乔

Study of the focusing properties of Laue bent crystal by ray-tracing

Chen Can, Tong Ya-Jun, Xie Hong-Lan, Xiao Ti-Qiao
PDF
导出引用
  • 由于可有效降低高热负载的影响, Laue弯晶是插入件辐射高通量密度硬X射线(30 keV以上)聚焦、 准直和单色化的最有效的光学元件.研究其聚焦光学特性,对发展高性能、高稳定的Laue弯晶单色器具有重要意义. 采用自行发展的光线追迹软件较为系统地研究了Laue弯晶的聚焦特性, 分析了入射光性质及弯晶参数对聚焦光斑、焦距、发散度等主要光学参数的影响. 结果表明,衍射能量越高,聚焦光斑越小,并趋于稳定值;弯曲半径越小,聚焦光斑越小, 并在其达到一阈值时得到聚焦光斑的极小值,之后随着弯曲半径的变小,由于像差等因素的影响, 聚焦光斑反而变大;晶体越厚,聚焦光斑越大,呈线性正比关系.对于衍射光发散度, 其随着衍射能量的增大而变小,并趋于稳定值;其与晶体曲率呈线性正比关系. 同时通过研究得到弯晶各参数的合理选择范围.
    The laue bent crystal is the most effective optical element of focusing, collimating and monochromating of high flux density hard X-rays (above 30 keV) from the insertion device radiation, because of reducing the high heat load effectively. So the study of the focusing optical properties is important for developing high performance and stability laue bent crystal monochromator. We give a systematic research of the focusing properties of laue bent crystal by X-ray trace program self-developed, analyze the effects of the mode of incident beam and crystal parameter on focusing spot size, focal length, diffracted beam divergence, etc., and obtain the following results: the higher the diffracted energy, the smaller the spot size is and the spot size tends to be a constant; the smaller the bend radius of crystal, the smaller the spot size is, and the spot size reaches a minimum when the bend radius is a threshold, then as the bend radius decreases, the spot size becomes larger because of aberration; the spot size is linearly directly proportional to the thickness of crystal. For the divergence of diffracted beam, it becomes smaller as the diffracted energy is high, and tends to be a constant; it is linearly directly proportional to the curvature of bent crystal. Also we obtain a reasonable range of bent crystal parameters from the study by ray-tracing.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划) (批准号: 2010CB834301)、 国家自然科学基金(批准号: 10805071)和中国科学院对外合作重点项目(批准号: GJHZ09058)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2010CB834301), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10805071), the External Cooperation Program of Chinese Academy of Science (Grant No. GJHZ09058).
    [1]

    Hu W, Xie H L, Du G H, Xiao T Q 2007 High Energy Phys. Nucl. Phys. 31 597 (in Chinese) [胡雯, 谢红兰, 杜国浩, 肖体乔 2007 高能物理与核物理 31 597]

    [2]

    Mocella V, Guigay J P, Hrdyprime J, Ferrero C, Hoszowska J 2004 J. Appl. Cryst. 37 941

    [3]

    Zhong Z, Chapman D, Thomlinson W, Arfelli F, Menk R 1997 Nucl. Instru. Methods A399 489

    [4]

    Takahashi Y, Uruga T, Tanida H, Terada Y, Nakai S, Shimizu H 2006 Anal. Chim. Acta 558 332

    [5]

    Schulze C, Chapman D 1994 Rev. Sci. Instrum. 66 2220

    [6]

    Suortti P, Thomlinson W, Chapman D, Gmür N, Siddons D P, Schulze C 1993 Nucl. Instrum. Methods A336 304

    [7]

    Schulze C, Lienert U, Hanfland M, Lorenzen M, Zontone F 1998 J. Synchrotron Rad. 5 77

    [8]

    Nesterets Y I, Wilkins S W 2008 J. Appl. Cryst. 41 237

    [9]

    Chen C, Tong Y J, Ren Y Q, Zhou G Z, Xie H L, Xiao T Q 2011 Acta Opt. Sin. 31 (in Chinese) [陈灿, 佟亚军, 任玉琦, 周光照, 谢红兰, 肖体乔 2011 光学学报 31 292]

    [10]

    Erola E, Etelaniemi V, Suortti P 1990 J. Appl. Cryst. 23 35

    [11]

    Suortti P, Thomlinson W 1988 Nucl. Instrum. Methods A269 639

    [12]

    Suortti P 1992 Rev. Sci. Instrum. 636 942

    [13]

    Sparks C J, Ice G E, Wong J 1982 Nucl. Instrum. Methods 194 73

  • [1]

    Hu W, Xie H L, Du G H, Xiao T Q 2007 High Energy Phys. Nucl. Phys. 31 597 (in Chinese) [胡雯, 谢红兰, 杜国浩, 肖体乔 2007 高能物理与核物理 31 597]

    [2]

    Mocella V, Guigay J P, Hrdyprime J, Ferrero C, Hoszowska J 2004 J. Appl. Cryst. 37 941

    [3]

    Zhong Z, Chapman D, Thomlinson W, Arfelli F, Menk R 1997 Nucl. Instru. Methods A399 489

    [4]

    Takahashi Y, Uruga T, Tanida H, Terada Y, Nakai S, Shimizu H 2006 Anal. Chim. Acta 558 332

    [5]

    Schulze C, Chapman D 1994 Rev. Sci. Instrum. 66 2220

    [6]

    Suortti P, Thomlinson W, Chapman D, Gmür N, Siddons D P, Schulze C 1993 Nucl. Instrum. Methods A336 304

    [7]

    Schulze C, Lienert U, Hanfland M, Lorenzen M, Zontone F 1998 J. Synchrotron Rad. 5 77

    [8]

    Nesterets Y I, Wilkins S W 2008 J. Appl. Cryst. 41 237

    [9]

    Chen C, Tong Y J, Ren Y Q, Zhou G Z, Xie H L, Xiao T Q 2011 Acta Opt. Sin. 31 (in Chinese) [陈灿, 佟亚军, 任玉琦, 周光照, 谢红兰, 肖体乔 2011 光学学报 31 292]

    [10]

    Erola E, Etelaniemi V, Suortti P 1990 J. Appl. Cryst. 23 35

    [11]

    Suortti P, Thomlinson W 1988 Nucl. Instrum. Methods A269 639

    [12]

    Suortti P 1992 Rev. Sci. Instrum. 636 942

    [13]

    Sparks C J, Ice G E, Wong J 1982 Nucl. Instrum. Methods 194 73

  • [1] 吴长茂, 唐熊忻, 夏媛媛, 杨瀚翔, 徐帆江. 用于空间相机设计的高精度光线追迹方法. 物理学报, 2023, 72(8): 084201. doi: 10.7498/aps.72.20222463
    [2] 雒亮, 夏辉, 刘俊圣, 费家乐, 谢文科. 基于元胞自动机的气动光学光线追迹算法. 物理学报, 2020, 69(19): 194201. doi: 10.7498/aps.69.20200532
    [3] 谢静, 张军勇, 岳阳, 张艳丽. 卢卡斯光子筛的聚焦特性研究. 物理学报, 2018, 67(10): 104201. doi: 10.7498/aps.67.20172260
    [4] 张书赫, 邵梦, 周金华. 光线庞加莱球法构建的结构光场及其传输特性研究. 物理学报, 2018, 67(22): 224204. doi: 10.7498/aps.67.20180918
    [5] 张书赫, 梁振, 周金华. 运用四元数分析椭球微粒所受的光阱力. 物理学报, 2017, 66(4): 048701. doi: 10.7498/aps.66.048701
    [6] 丁浩林, 易仕和, 朱杨柱, 赵鑫海, 何霖. 不同光线入射角度下超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究. 物理学报, 2017, 66(24): 244201. doi: 10.7498/aps.66.244201
    [7] 韩玉, 李磊, 闫镔, 席晓琦, 胡国恩. 一种基于Radon逆变换的半覆盖螺旋锥束CT重建算法. 物理学报, 2015, 64(5): 058704. doi: 10.7498/aps.64.058704
    [8] 戚俊成, 叶琳琳, 陈荣昌, 谢红兰, 任玉琦, 杜国浩, 邓彪, 肖体乔. 第三代同步辐射光源X射线相干性测量研究. 物理学报, 2014, 63(10): 104202. doi: 10.7498/aps.63.104202
    [9] 黄建衡, 杜杨, 雷耀虎, 刘鑫, 郭金川, 牛憨笨. 硬X射线微分相衬成像的噪声特性分析. 物理学报, 2014, 63(16): 168702. doi: 10.7498/aps.63.168702
    [10] 王驰, 毕书博, 王利, 夏学勤, 丁卫, 于瀛洁. 超小自聚焦光纤探头研究用场追迹数值模拟技术. 物理学报, 2013, 62(2): 024217. doi: 10.7498/aps.62.024217
    [11] 汪先超, 闫镔, 刘宏奎, 李磊, 魏星, 胡国恩. 一种圆轨迹锥束CT中截断投影数据的高效重建算法. 物理学报, 2013, 62(9): 098702. doi: 10.7498/aps.62.098702
    [12] 曹柱荣, 董建军, 杨正华, 詹夏宇, 袁铮, 张海鹰, 江少恩, 丁永坤. 一种透射式软X光带通方法研究. 物理学报, 2013, 62(4): 045205. doi: 10.7498/aps.62.045205
    [13] 胡摇, 王逍, 朱启华. 三类构型激光脉冲压缩器光栅拼接误差容限比较. 物理学报, 2011, 60(12): 124205. doi: 10.7498/aps.60.124205
    [14] 丁帅, 王秉中, 葛广顶, 王多, 赵德双. 时间反演镜对时间反演电磁波聚焦特性影响因素的研究. 物理学报, 2011, 60(10): 104101. doi: 10.7498/aps.60.104101
    [15] 岑兆丰, 李晓彤. 热应力双折射介质中的光传输研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5784-5790. doi: 10.7498/aps.59.5784
    [16] 曾夏辉, 范滇元. 锥形空心银波导的聚焦特性. 物理学报, 2010, 59(9): 6312-6318. doi: 10.7498/aps.59.6312
    [17] 乐孜纯, 董文, 刘魏, 张明, 梁静秋, 全必胜, 刘恺, 梁中翥, 朱佩平, 伊福廷, 黄万霞. 抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1977-1984. doi: 10.7498/aps.59.1977
    [18] 胡昕, 张继彦, 杨国洪, 刘慎业, 丁永坤. 基于布拉格反射镜的X射线多色单能成像谱仪. 物理学报, 2009, 58(9): 6397-6402. doi: 10.7498/aps.58.6397
    [19] 叶 凡, 薛飞彪, 郭 存, 李正宏, 杨建伦, 徐荣昆, 章法强, 金永杰. 利用凸晶摄谱仪获取Z箍缩等离子体X辐射单色图像. 物理学报, 2008, 57(3): 1792-1795. doi: 10.7498/aps.57.1792
    [20] 邬鹏举, 李玉德, 林晓燕, 刘安东, 孙天希. x射线在毛细导管中传输的模拟计算. 物理学报, 2005, 54(10): 4478-4482. doi: 10.7498/aps.54.4478
计量
  • 文章访问数:  6290
  • PDF下载量:  666
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-09
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

/

返回文章
返回