CN108872279B - 一种四晶单色仪的光路校准方法及校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四晶单色仪的光路校准方法及校准装置，其中校准方法包括如下步骤：提供一光源，第一接收屏以及四晶单色仪；使光源发出的入射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第一光斑位置；保持光源和第一接收屏的相对位置不变，并将四晶单色仪设置于光源与第一接收屏之间；使光源发出的入射光照射到第一晶体上，入射光依次经过第一晶体～第四晶体反射后的出射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第二光斑位置；调整第一晶体～第四晶体中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。能够解决四晶单色仪中的光路偏移时，直接使用不可见的X射线进行光路校准难度较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学工程技术领域，尤其涉及到一种四晶单色仪的光路校准方法及校准装置。
背景技术
高分辨X射线衍射(High Resolution X-ray Diffraction，HRXRD)以半导体单晶材料和各种低维半导体异质结构为主要研究对象，是半导体的第一测试手段。HRXRD与普通X射线衍射不同，主要在于HRXRD的入射束经过多次反射限束实现了高度平行化和单色化，更接近单色平面波。普通的X射线衍射的入射束发散度限制在约200arcsec(1arcsec＝1/3600度)就已足够，而HRXRD的入射束角发散度至少要限制到12arcsec，甚至2.5arcsec，而使X射线的角分辨率收窄，形成高分辨X射线的核心模块就是四晶单色仪，因此，四晶单色仪是高分辨X射线衍射仪的重要组成部分。
在高分辨X射线衍射仪使用过程中，更换光管、移机等操作容易导致四晶单色仪的光路偏移，因而，需要通过对四晶单色仪中晶体位置进行调整实现光路偏移的校准。但是，由于X射线为不可见光，且辐射会对人体造成巨大伤害，因此使用X射线对四晶单色仪进行光路调整的难度较大，并且容易对操作人员造成伤害。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种使用可见光进行光路校正的四晶单色仪的光路校准方法，降低校准难度。
为此，根据第一方面，本发明提供了一种四晶单色仪的光路校准方法，包括如下步骤：提供一光源，第一接收屏以及四晶单色仪；四晶单色仪包括第一晶体，第二晶体，第三晶体以及第四晶体；使光源发出的入射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第一光斑位置；保持光源和第一接收屏的相对位置不变，并将四晶单色仪设置于光源与第一接收屏之间；使光源发出的入射光照射到第一晶体上，入射光依次经过第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体反射后的出射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第二光斑位置；调整第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。
可选地，调整第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置，包括如下步骤：在第二晶体和第三晶体之间设置第二接收屏；第二接收屏将第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体分隔为由第一晶体和第二晶体组成的第一晶体组，以及由第三晶体和第四晶体组成的第二晶体组；调整第一晶体组中的至少一个晶体，以使入射光经过第一晶体组的反射后，照射到第二接收屏上的指定位置；移除第二接收屏，并调整第二晶体组中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。
可选地，入射光通过四晶单色仪的入射狭缝照射到第一晶体上，出射光通过四晶单色仪的出射狭缝射出四晶单色仪。
可选地，第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体均为平面镜。
可选地，光源为激光源。
可选地，第一接收屏上的光斑的直径小于等于2mm。
根据第二方面，本发明还提供了一种四晶单色仪的光路校准装置，包括：光源；第一接收屏，第一接收屏和光源设置于光学平台的同一轨道上；四晶单色仪，包括第一晶体，第二晶体，第三晶体以及第四晶体；四晶单色仪可拆卸地设置于光源和第一接收屏之间；四晶单色仪的光路校准装置用于实现上述第一方面全部或部分的四晶单色仪的光路校准方法。
可选地，四晶单色仪的光路校准装置还包括：第二接收屏，第二接收屏可拆卸地设置于第二晶体和第三晶体之间，第二接收屏将第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体分隔为由第一晶体和第二晶体组成的第一晶体组，以及由第三晶体和第四晶体组成的第二晶体组。
可选地，光源为激光源。
本发明提供的技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供的四晶单色仪的光路校准方法，包括如下步骤：提供一光源，第一接收屏以及四晶单色仪；四晶单色仪包括第一晶体，第二晶体，第三晶体以及第四晶体；使光源发出的入射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第一光斑位置；保持光源和第一接收屏的相对位置不变，并将四晶单色仪设置于光源与第一接收屏之间；使光源发出的入射光照射到第一晶体上，入射光依次经过第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体反射后的出射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第二光斑位置；调整第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。通过记录光源发射的可见光未经过四晶单色仪反射，直接照射在第一接收屏上的第一光斑位置，以及光源发射的可见光经过四晶单色仪反射后照射在第一接收屏上的第二光斑位置，并调整四晶单色仪中的至少一个个晶体的位置，使第一光斑位置与第二光斑位置为同一位置，从而，使光源发射的可见光经过四晶单色仪反射之前以及经过四晶单色仪反射之后的光路不变，实现对四晶单色仪中光路的校准，能够解决在高分辨X射线衍射仪使用过程中，更换光管、移机等操作导致的高分辨X射线衍射仪中的四晶单色仪的光路偏移，直接使用不可见的X射线进行光路校准难度较大的问题，同时能够减小X射线偏移原光路后对操作人员造成伤害的可能性。
2、本发明提供的四晶单色仪的光路校准方法，光源为激光源，通过使用激光源发射的发散度较小的激源作为入射光，能够减小由于入射光在传播的过程中扩散导致的，入射光在直接照射到第一接收屏后形成的光斑较大，被四晶单色仪反射后照射到第一接收屏上形成的光斑也较大，而导致的第一光斑位置和第二光斑位置的准确位置的判断难度较大，光路校准的准确性较低的问题，能够提高该四晶单色仪的光路校准方法的校准准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的一种四晶单色仪的光路校准方法的流程图；
图2为实施例1提供的一种四晶单色仪的光路校准方法的步骤S500的具体方法流程图；
图3为实施例2提供的一种四晶单色仪的光路校准装置的结构示意图；
附图标记说明：
1-光源；2-第一接收屏；3-四晶单色仪；31-第一晶体；32-第二晶体；33-第三晶体；34-第四晶体；35-入射狭缝；36-出射狭缝。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
本实施例提供了一种四晶单色仪的光路校准方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S100，提供一光源，第一接收屏以及四晶单色仪。在本实施例中，四晶单色仪3包括第一晶体31，第二晶体32，第三晶体33以及第四晶体34。在具体实施例中，光源1为激光源，通过使用激光源发射的发散度较小的激源作为入射光，能够减小由于入射光在传播的过程中扩散导致的，入射光在直接照射到第一接收屏2后形成的光斑较大，被四晶单色仪3反射后照射到第一接收屏2上形成的光斑也较大，而导致的第一光斑位置和第二光斑位置的准确位置的判断难度较大，光路校准的准确性较低的问题，能够提高该四晶单色仪的光路校准方法的校准准确性。在具体实施例中，光源1还可以为能够发射平行光的平行光管或者准直器，当然，光源1还可以为其他任何能够发射发散度较小的入射光的光源。在本实施例中，第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34均为平面镜。
步骤S200，使光源发出的入射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第一光斑位置。在本实施例中，选择合适的光源1，使光斑的直径小于等于2mm，从而，能够较准确的记录第一光斑位置，提高本实施例提供的四晶单色仪的光路校准方法的校准准确性。在具体实施例中，可以将光源1设置为激光源，能够发射平行光的平行光管或者准直器，或者其他任何能够发射发散度较小的入射光的光源，并调整入射光的光束直径，满足光斑的直径小于等于2mm的要求。
步骤S300，保持光源和第一接收屏的相对位置不变，并将四晶单色仪设置于光源与第一接收屏之间。在本实施例中，可以通过将光源1和第一接收屏2设置于光学平台的同一轨道上，使光源1和第一接收屏2的相对位置不变，在具体实施例中，还可以调整光源1以及第一接收屏2，使光源1和第一接收屏2在同一轴线上，从而，使入射光未经过或者经过四晶单色仪3反射，照射到第一接收屏2的范围之外的可能性均较小。在本实施例中，通过在光源1和第一接收屏2之间预留四晶单色仪3的位置，实现保持光源1和第一接收屏2的相对位置不变，并将四晶单色仪3设置于光源1与第一接收屏2之间。
步骤S400，使光源发出的入射光照射到第一晶体上，入射光依次经过第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体反射后的出射光照射到第一接收屏上，并记录第一接收屏上的光斑位置为第二光斑位置。在本实施例中，调整四晶单色仪3的高度，以使光源1发射的入射光能够通过四晶单色仪3的入射狭缝35照射到第一晶体31上，出射光通过四晶单色仪3的出射狭缝36射出四晶单色仪3。在本实施例中，选择合适的光源1，使光斑的直径小于等于2mm，从而，能够较准确的记录第二光斑位置，提高本实施例提供的四晶单色仪的光路校准方法的校准准确性。在具体实施例中，可以将光源1设置为激光源，能够发射平行光的平行光管或者准直器，或者其他任何能够发射发散度较小的入射光的光源，并调整入射光的光束直径，满足光斑的直径小于等于2mm的要求。
步骤S500，调整第一晶体、第二晶体、第三晶体和第四晶体中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。在本实施例中，当第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34均可以直接单独调整时，调整第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34中一个或者多个晶体，使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置；当第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34被设置为两两关联调整的两个晶体组时，调整任一晶体组或者两个晶体组，使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置，在本实施例中，同组的两个晶体相对的两个面相互平行。在具体实施例中，当第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34均可以直接单独调整时，第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34各自固定于一个旋转平台上；当第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34为两两关联的两个晶体组时，同组的两个晶体各自固定在一个旋转台上，两个旋转平台之间通过一个连杆相连，连杆固定在一个线性移动平台上，固定端在线性平台上移动的过程中，带动同组的两个晶体旋转，并旋转同样角度，同组的两个晶体在旋转过程中，相对的两个面一直保持平行状态。
本实施例提供的四晶单色仪的光路校准方法，通过记录光源1发射的可见光未经过四晶单色仪3反射，直接照射在第一接收屏2上的第一光斑位置，以及光源1发射的可见光经过四晶单色仪3反射后照射在第一接收屏2上的第二光斑位置，并调整四晶单色仪3中的至少一个晶体的位置，使第一光斑位置与第二光斑位置为同一位置，从而，使光源1发射的可见光经过四晶单色仪3反射之前以及经过四晶单色仪反射之后的光路不变，实现对四晶单色仪3中光路的校准，能够解决在高分辨X射线衍射仪使用过程中，更换光管、移机等操作导致的高分辨X射线衍射仪中的四晶单色仪3的光路偏移，直接使用不可见的X射线进行光路校准难度较大的问题，同时能够减小X射线偏移原光路后对操作人员造成伤害的可能性。
在可选的实施例中，如图2所示，步骤S500包括如下步骤：
步骤S501，在第二晶体和第三晶体之间设置第二接收屏。在本实施例中，第二接收屏将第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34分隔为由第一晶体31和第二晶体32组成的第一晶体组，以及由第三晶体33和第四晶体34组成的第二晶体组。在具体实施例中，先将四晶单色仪3的上盖打开，再将第二接收屏设置于第二晶体32和第三晶体33之间。
步骤S502，调整第一晶体组中的至少一个晶体，以使入射光经过第一晶体组的反射后，照射到第二接收屏上的指定位置。在本实施例中，指定位置是指设置于第一晶体组和第二晶体组之间的出射狭缝的中心位置。在本实施例中，当第一晶体组中的第一晶体31和第二晶体32均可以直接单独调整时，调整第一晶体31和第二晶体32中的任一晶体或者两个晶体，以使入射光经过第一晶体组的反射后，照射到第二接收屏上的指定位置；当第一晶体31和第二晶体32被设置为相互关联调整的晶体组时，调整第一晶体组，以使入射光经过第一晶体组的反射后，照射到第二接收屏上的指定位置，在本实施例中，当第一晶体31和第二晶体32相互关联调整时，第一晶体31和第二晶体32相对的两个面相互平行。在具体实施例中，当第一晶体组中的第一晶体31和第二晶体32均可以直接单独调整时，第一晶体31和第二晶体32各自固定于一个旋转平台上；当第一晶体组中的第一晶体31和第二晶体32相互关联调整时，两个晶体各自固定在一个旋转台上，两个旋转平台之间通过一个连杆相连，连杆固定在一个线性移动平台上，固定端在线性平台上移动的过程中，带动第一晶体31和第二晶体32旋转，并旋转同样角度，第一晶体组在旋转过程中，第一晶体31和第二晶体32相对的两个面一直保持平行状态。
步骤S503，移除第二接收屏，并调整第二晶体组中的至少一个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置。在本实施例中，在调整第二晶体组的过程中，保持第一晶体组的角度不变。在本实施例中，当第二晶体组中的第三晶体33和第四晶体34均可以直接单独调整时，调整第三晶体33和第四晶体34中的任一晶体或者两个晶体，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置；当第三晶体33和第四晶体34被设置为相互关联调整的晶体组时，调整第二晶体组，以使第二光斑位置与第一光斑位置为同一位置，在本实施例中，当第三晶体33和第四晶体34相互关联调整时，第三晶体33和第四晶体34相对的两个面相互平行。在具体实施例中，当第二晶体组中的第三晶体33和第四晶体34均可以直接单独调整时，第三晶体33和第四晶体34各自固定于一个旋转平台上；当第二晶体组中的第三晶体33和第四晶体34相互关联调整时，两个晶体各自固定在一个旋转台上，两个旋转平台之间通过一个连杆相连，连杆固定在一个线性移动平台上，固定端在线性平台上移动的过程中，带动第三晶体33和第四晶体34旋转，并旋转同样角度，并且，第二晶体组在旋转过程中，第三晶体33和第四晶体34相对的两个面一直保持平行状态。
实施例2
本实施例提供了一种四晶单色仪的光路校准装置，如图3所示，包括：光源1；第一接收屏2，第一接收屏2和光源1设置于光学平台的同一轨道上；四晶单色仪3，包括第一晶体31，第二晶体32，第三晶体33以及第四晶体34；四晶单色仪3可拆卸地设置于光源1和第一接收屏2之间；四晶单色仪的光路校准装置用于实现实施例1全部或部分的四晶单色仪的光路校准方法。在本实施例中，调整四晶单色仪3的高度，以使光源1发射的入射光能够通过四晶单色仪3的入射狭缝35照射到第一晶体31上，出射光通过四晶单色仪3的出射狭缝36射出四晶单色仪3。
在本实施例中，光源1为激光源，通过使用激光源发射的发散度较小的激源作为入射光，能够减小由于入射光在传播的过程中扩散导致的，入射光在直接照射到第一接收屏2后形成的光斑较大，被四晶单色仪3反射后照射到第一接收屏2上形成的光斑也较大，而导致的第一光斑位置和第二光斑位置的准确位置的判断难度较大，光路校准的准确性较低的问题，能够提高该四晶单色仪的光路校准装置的校准准确性。在具体实施例中，光源1还可以为能够发射平行光的平行光管或者准直器，当然，光源1还可以为其他任何能够发射发散度较小的入射光的光源。在本实施例中，第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34均为平面镜。在本实施例中，还可以调整光源1以及第一接收屏2，使光源1和第一接收屏2在同一轴线上，从而，使入射光未经过或者经过四晶单色仪3反射，照射到第一接收屏2的范围之外的可能性均较小。
在可选的实施例中，四晶单色仪的光路校准装置还包括：第二接收屏，第二接收屏可拆卸地设置于第二晶体32和第三晶体33之间，第二接收屏将第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34分隔为由第一晶体31和第二晶体32组成的第一晶体组，以及由第三晶体33和第四晶体34组成的第二晶体组。在具体实施例中，先将四晶单色仪3的上盖打开，再将第二接收屏设置于第二晶体32和第三晶体33之间。在本实施例中，可以将第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34各自固定于一个旋转平台上，使第一晶体31、第二晶体32、第三晶体33和第四晶体34均可以直接单独调整，还可以将第一晶体31和第二晶体32中的两个晶体各自固定在一个旋转台上，两个旋转平台之间通过一个连杆相连，连杆固定在一个线性移动平台上，固定端在线性平台上移动的过程中，带动同组的两个晶体旋转，使同组的两个晶体相互关联调整，在具体实施例中，当同组的两个晶体相互关联调整时，同组的两个晶体相对的两个面相互平行。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一光源(1)，第一接收屏(2)以及四晶单色仪(3)；所述四晶单色仪(3)包括第一晶体(31)，第二晶体(32)，第三晶体(33)以及第四晶体(34)；
使所述光源(1)发出的入射光照射到所述第一接收屏(2)上，并记录所述第一接收屏(2)上的光斑位置为第一光斑位置；
保持所述光源(1)和所述第一接收屏(2)的相对位置不变，并将所述四晶单色仪(3)设置于所述光源(1)与所述第一接收屏(2)之间；
使所述光源(1)发出的入射光照射到所述所述第一晶体(31)上，所述入射光依次经过所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)反射后的出射光照射到所述第一接收屏(2)上，并记录所述第一接收屏(2)上的光斑位置为第二光斑位置；
调整所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和第四晶体(34)中的至少一个晶体，以使所述第二光斑位置与所述第一光斑位置为同一位置。
2.根据权利要求1所述的四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，所述调整所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)中的至少一个晶体，以使所述第二光斑位置与所述第一光斑位置为同一位置，包括如下步骤：
在所述第二晶体(32)和所述第三晶体(33)之间设置第二接收屏；所述第二接收屏将所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)分隔为由所述第一晶体(31)和所述第二晶体(32)组成的第一晶体组，以及由所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)组成的第二晶体组；
调整所述第一晶体组中的至少一个晶体，以使所述入射光经过所述第一晶体组的反射后，照射到所述第二接收屏上的指定位置；
移除所述第二接收屏，并调整所述第二晶体组中的至少一个晶体，以使所述第二光斑位置与所述第一光斑位置为同一位置。
3.根据权利要求1或2所述的四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，所述入射光通过所述四晶单色仪(3)的入射狭缝(35)照射到所述第一晶体(31)上，所述出射光通过所述四晶单色仪(3)的出射狭缝(36)射出所述四晶单色仪(3)。
4.根据权利要求3所述的四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)均为平面镜。
5.根据权利要求4所述的四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，所述光源(1)为激光源。
6.根据权利要求4所述的四晶单色仪的光路校准方法，其特征在于，所述第一接收屏(2)上的光斑的直径小于等于2mm。
7.一种四晶单色仪的光路校准装置，其特征在于，包括：
光源(1)；
第一接收屏(2)，所述第一接收屏(2)和所述光源(1)设置于光学平台的同一轨道上；
四晶单色仪(3)，包括第一晶体(31)，第二晶体(32)，第三晶体(33)以及第四晶体(34)；所述四晶单色仪(3)可拆卸地设置于所述光源(1)和所述第一接收屏(2)之间；
所述四晶单色仪的光路校准装置用于实现权利要求1-6任一项所述的四晶单色仪的光路校准方法。
8.根据权利要求7所述的四晶单色仪的光路校准装置，其特征在于，还包括：
第二接收屏，所述第二接收屏可拆卸地设置于所述第二晶体(32)和所述第三晶体(33)之间，所述第二接收屏将所述第一晶体(31)、所述第二晶体(32)、所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)分隔为由所述第一晶体(31)和所述第二晶体(32)组成的第一晶体组，以及由所述第三晶体(33)和所述第四晶体(34)组成的第二晶体组。
9.根据权利要求7或8所述的四晶单色仪的光路校准装置，其特征在于，所述光源(1)为激光源。
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Denomination of invention: An optical path calibration method and calibration device for four crystal monochromator Effective date of registration: 20211029 Granted publication date: 20201201 Pledgee: Bank of China Limited Zhangjiagang branch Pledgor: SUZHOU JUZHEN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011576 |
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