155mm入射距离的XUV平场光谱仪参量设计

为了缩短掠入射XUV平场谱仪尺寸以方便其使用．利用建立的光路追踪程序优化研究了当入射距离缩短为155mm，聚焦面仍满足平面的条件下凹面光栅的各参量对谱线成像的影响。计算表明，对于曲率半径为5649mm、光栅标称间距为1／1200mm的凹面光栅，当入射距离为155mm，入射角为87．5°，聚焦参量为-21／R，彗差参量为4．655×10^2／R^2时，可以在12～40nm波段内得到优化的成像效果。

用于平场光谱仪的非球面全息凹面光栅设计

基于全息凹面光栅理论和ZEMAX软件,设计了一种用于平场光谱仪的消象差平场非球面全息凹面光栅。与采用相同口径、相同相对孔径的全息凹球面光栅构成的平场光谱仪比较,在入射狭缝宽度相同的情况下,该光栅所构成的平场光谱仪的分辨率得到明显提高。同时,利用较大相对孔径非球面全息凹面光栅,可使平场光谱仪的结构更紧凑,从而可实现平场光谱仪的小型化。

用于290～450nm光谱测量的平场光谱仪

介绍了以自扫描光电二极管阵列 (SPD)为探测元件的平像场光谱仪。该谱仪采用车尔尼特纳 (Czerny Turner)正交型结构 ,光谱分辨力为 0 .5nm/ pixel。介绍了使用标准直流汞灯和标准石英卤素钨灯进行波长定标和辐射定标方法。并利用该平场光谱仪对 2 90～ 4 5 0nm太阳紫外 /大气光谱进行了测量 ,给出了测量结果。讨论了探测器的特性 ;为抑制温度对测量结果的影响 ,探测器两端侧某些像元被物理屏蔽 ,设置其为背景参考像元即哑元 ,利用哑元进行实时背景扣除方法来抑制温度漂移、暗电流、暗噪声等因素对测量精度的影响。根据仪器结构讨论了狭缝对谱线的影响 ,给出了狭缝宽度和谱线宽度的对应关系 。

双光栅平场全息凹面光栅光谱仪的优化设计

提出了双光栅平场全息凹面光栅光谱仪的优化设计方法。将使用波段一分为二,由两个使用结构相同的平场全息凹面光栅分别进行光谱成像以达到提高光谱分辨率的目的。根据全息凹面光栅像差理论,对光栅的使用结构和两光栅各自的制作结构进行优化求解以校正离焦、像散、彗差和球差等各种像差。据此原理设计了工作波段为200~800 nm、探测器长度25 mm的双光栅平场光谱仪。两光栅的工作波段分别为200~400 nm和400~800 nm,像面上光谱像的全宽度分别优于0.83 nm和1.68 nm。通过与相同设计指标的单光栅平场光谱仪进行比较,证明采用双光栅的设计方案能够有效地改善平场全息凹面光栅光谱仪的光谱分辨率。

全息窄带带阻滤光片用于拉曼光谱测试仪

在测量物质的拉曼光谱时，存在着比拉曼散射光强10^3-0^6倍的瑞利散射光，会严重影响拉曼光谱信号的获取。为此，研制了半宽度分别为18nm（峰值波长532nm）和25nm（峰值波长633nm）、光学密度均大于4的重铬酸盐明胶全息窄带带阻滤光片，并将它们用于由平场光谱仪、CCD探测器和计算机控制系统等组成的小型拉曼光谱测试仪中，以滤除瑞利散射光，获得信噪比较高的拉曼光谱信号。对四氯化碳、乙醇以及丙酮等液体样品进行测量的结果表明，在拉曼光谱测试仪中采用该全息窄带带阻滤光片后，可快速测得待测样品的波数低至217cm^-1的拉曼光谱。

高能阿秒脉冲聚焦及光谱分析复合系统设计

为了减小阿秒脉冲聚焦反射过程的能量损失、降低阿秒脉冲测量过程中由聚焦像差引起的测量误差以及提高阿秒光脉冲光谱分析监测的可操作性,采用各环节性能分别优化的方法,设计了一种高能阿秒光脉冲聚焦及光谱分析复合系统,聚焦及光谱分析元件分别采用镀金掠入射型超环面镜和掠入射型凹面聚焦光栅,并给出了其具体结构和特性参量。结果表明,此系统适用于以短脉宽、高能量阿秒脉冲为新型探针的阿秒光谱学研究。

天体高分辨率软X射线光谱的实验测量标定

近年来,利用实验装置测量的原子数据对一些天文观测难题(包括弱线辐射、诊断特征线比的标定和反常线流量比)的解释取得了很大的进展。为测量高电荷铁离子的高分辨率软X射线光谱,在国家天文台EBIS-A平台上设计并搭建了一个超高真空平场光谱仪。在单缝模式下,使用1200槽/毫米变间距的衍射光栅,测量波长为11.5~19.8 nm。针对光谱仪的测量结果,对可能测量的辐射进行理论预测。根据电子束离子阱的工作原理,基于Chianti数据库对海德堡电子束离子阱(Heidelberg-Electron Beam Ion Trap,EBIT)极紫外光谱数据(11.5~14.5 nm)进行分析。首先,建立线性回归模型校准由实验系统引起的线强度峰值位置的偏移;然后,通过碰撞辐射模型模拟的不同离化态铁离子的软X射线光谱确定实验测量中Fe VIII,Fe XIX-XXIII的线辐射,并较好地呈现观测谱。此外,在13.2925±0.10178 nm处发现了相对Fe XXIII跃迁线强度较弱的Fe XIX和Fe XX的混合线,而观测到的光谱没有分辨出这些弱线。因此,接下来的实验测量可以参考这一预测结果检验光谱仪的性能。

小型平焦场光栅光谱仪的研制

采用名义栅距为 1/12 0 0mm、凹面曲率半径为 5 6 49mm的变栅距凹面光栅 ,研制了一种小型平焦场光栅光谱仪。谱仪入射角为 87.45°,物距为 15 5mm。使用“星光Ⅱ”激光装置对该谱仪进行了测谱实验 ,得到用胶片作时间积分光谱记录时谱分辨率不低于 0 .0 15nm。