CN109690379B

CN109690379B - 用于在同步加速器光源光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件的仪器

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Publication number: CN109690379B
Application number: CN201780055764.2A
Authority: CN
Inventors: 赫拉尔德斯 R·拉马略; 卡利亚里 R·马拉戈迪; 席尔瓦 M·萨韦里
Original assignee: CENTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENERGIA E MATERIAIS
Current assignee: CENTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENERGIA E MATERIAIS
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: BR102016020900A2; CN109690379A; EP3511756B1; EP3511756A1; EP3511756A4

Abstract

一种用于在光束线中移动和定位光学元件(3)的仪器，包括安装结构(2)，一个(或多个)光学元件(3)安装在所述安装结构(2)上，还包括参考结构(1)，所述安装结构(2)直接或间接地安装到所述参考结构上，所述安装结构(2)通过具有低机械刚度的移动装置(4)移动，并且相对于所述参考结构(1)的位置通过位置检测装置(6)以高分辨率测量。所述仪器还包括反应质量(5)，用于接收来自所述安装结构(2)的所述移动装置(4)施加的力的反应。结构元件通过具有特定刚性特征的弹性装置(/1和/2)连接，使得前述的位置控制在具有带宽超过100HZ的闭环中作用。所述仪器还用于定位用于同步加速器光源光束线的双晶单色仪。

Description

用于在同步加速器光源光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件的仪器

技术领域

本发明涉及一种新型仪器，该新型仪器用于在同步加速器(synchroton)光源光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件，包括：

-参考结构；

-安装结构，所述安装结构上安装一个(或多个)光学元件，并且所述安装结构可相对于所述参考结构移动；

-相对于所述参考结构的所述安装结构的测量装置；

-低(或零)机械刚度的移动装置，用于相对于所述参考结构移动所述安装结构；

-平衡质量，其可相对于所述参考结构移动，并且受到来自所述安装结构的所述移动装置的反作用力；和

-具有高带宽(>100Hz)的主反馈回路的控制系统。

同步加速器光源光束线的光学元件可以是镜子、衍射晶体、衍射光栅、复合折射透镜(CRL)、菲涅耳(Fresnell)波带片(FZP)等。

背景技术

这些仪器各自是已知的，其中突出的是单色仪。单色仪是一种光学仪器，它从仪器入口的输入端中的较宽波长范围中选择光或其它辐射的窄带波长(或能量)。重要的是要注意，通常可以通过单色仪元件的运动的不同对准来改变该带选择，并因此通过仪器传递感兴趣的波长。能够提供单色(或准单色，考虑到波段的存在)光的仪器在科学研究和光学中具有许多用途，因为材料特性可以依赖于或通过它们与不同波长的不同相互作用来研究。尽管有许多方法可以选择窄带波长(在可见光范围内将其视为纯色)，但由于辐射能量的范围，这些形式受到限制。

通常，单色仪可以采用分散现象(如在棱镜中)和衍射现象(从衍射光栅或具有晶体结构的材料)，以在空间上分离波长或确保辐射的相长干涉(constructiveinterference)的特定条件。在棱镜和衍射光栅的情况下，由于空间散射的特性，输出狭缝通常是单色仪的组成部分。关于晶体结构，它们通常用于布拉格(Bragg)或劳厄(Laue)配置，该配置也可利用后位狭缝来限制光束线或阻挡虚散射。

利用X射线的研究允许研究其他手段可能无法获得的物质特性。使用吸收、透射、荧光、散射和衍射的方法提供了物质组成和结构的信息，此外还允许获得图像和断层摄影。这些方法通常是非破坏性的，并且构成了一套强大而重要的研究工具，补充其他方法，如化学分析和传统显微镜。

同步加速器光实验室(下文中仅称为同步加速器)是从存储环产生宽范围和高亮度电磁辐射的研究设施。在该存储环中，相对论条件下的高能电子能够从与弯曲磁体或插入装置(波动器和摆动器)的强磁场的交互可控制地发射光子，即所谓的同步辐射。在所谓的自由电子激光器(FEL)中使用类似的技术。

同步加速器的一些研究领域包括：凝聚态物理、材料科学、化学、生物学和医学。因此，实验可以涵盖对从例如细胞内的亚纳米区域到大小为几厘米的样本进行探索的应用，如在医学或兽医图像分析中那样。因此，除了研究目的之外，同步加速器还用于工业应用，例如器件的微加工。

从2016年开始，新一代同步加速器光源开始运行。这些新一代同步加速器的特征在于非常高的亮度，或者更具体地，在于超低发射率，其中光源衍射极限可以通过低于确定的能级的光子来实现。因此，这种非常低的发射率与非常小的光源(例如，对于X射线，数量级为几微米)以及非常低的发散度相关。为了使这个新特性成为可能和有用，加速器和实验站，所谓的光束线都需要极高的稳定性。

双晶单色仪(DCM)是一种通常用于X射线束线中的仪器，用于几keV的能量。这些仪器的基本原理是，可以在两个后续晶体中获得布拉格衍射的给定条件，以便从输入(入射)光束中选择具有宽范围能量的窄带能量，并允许单色光束将仪器保持在恒定位置，而无论不同能量的布拉格角度如何变化，原理图如图1所示。

事实上，布拉格衍射是一种几何现象，因为所选辐射的相长干涉条件取决于入射光束和晶体的晶体平面之间的角度(因此命名为布拉格角)。因此，实验能量的确定与单色仪上布拉格角的选择有关，即晶体相对于入射光束的旋转。因此，很明显，与其他类型的X射线单色仪相比，DCM的一个优点是允许入射光束和单色光束之间的分离(偏移)通过晶体之间的间隔(间隙)距离根据布拉格角变化而保持恒定。图2描绘了DCM的示例，其中光子束在z轴上传播，并且旋转轴(布拉格角的旋转)在x方向上并且与第一晶体的面和入射光束的位置一致。通过以两个不同的角度表示晶体，很明显，为了将单色光束保持在相同的位置(相对于入射光束的恒定偏移)，晶体之间的距离(间隙)应该随布拉格角的变化而变化。

为了在两个晶体中满足布拉格条件，必须确保合适的对准，这可以被视为两个晶体之间的完美平行。由于这个原因，除了旋转的自由度以调整布拉格角，以及晶体之间相对平移的自由度以获得间隙变化，DCM通常依赖于两个自由度来实现晶体之间的相对旋转，称为俯仰和滚动(来自航空的术语)，垂直于平移方向。因此，除了布拉格角的主要自由度之外，基本的DCM还具有晶体之间的三个相对自由度：间隙、俯仰和滚动，其可以组合在单个晶体中或根据任何期望的组合分布。

负责这些自由度的机制不仅应该具有足够精细的移动分辨率，而且还应该具有合适的机械稳定性，以避免不期望的动态效应，这可能导致能量选择上的误差、光子流的减少和/或单色光束相对于入射光束在传播方向的移位。考虑到所有提到的自由度，俯仰和滚动的调整必须满足分辨率和稳定性方面的最严格要求。因此，这些自由度的机制通常利用高分辨率机械致动器，例如压电致动器和微型电机。一旦集成到反馈信号中，这些机制可以补偿由于安装、热和/或重力效应的限制以及间隙机制上的寄生运动导致的不对准。图3示出了第二晶体相对于第一晶体的这三个调节运动(y'，Rx'和Rz')，分别突出了来自位置或光束传感器的本地或外部反馈信号的可能使用。

DCM的现有构造技术在晶体之间的相对平行度的稳定性方面，即在俯仰和滚动方面受到限制。特别是在输入光束和输出光束之间具有垂直偏移的DCM中，即在布拉格角的旋转轴是水平的那些DCM中，最好的设备也难以处理高于100nrad RMS的角度变化(在高达2.5kHz的频带中分析)。很少有垂直DCM在特殊条件下(也就是说，移动机制完全停止)已经证明大约50nrad RMS的性能。重要的是要强调水平偏移(即具有垂直旋转轴)的DCM受重力影响的影响较小，并且可以呈现略微更好的结果，通常为2倍。然而，在这两种情况下，如果在布拉格角和间隙的机制运行时评估平行度的稳定性-这对于例如连续能量扫描(所谓的飞行扫描)的实验是必要的，振动水平容易扩大10倍以上，容易超过1μradRMS。

由于新一代同步加速器光源的特殊特性，未来的光束线将需要低于10nrad RMS的稳定性水平，包括在飞行扫描期间。这意味着需要性能比现有技术水平高5倍和100倍的仪器。提到的运行仪器的结果是制造商和用户在过去几年中为改进现有技术所做出的努力的结果。因此，在稳定性方面取得的进展非常有限，代表了当前技术的相对停滞，实际上没有可以满足新一代同步加速器的新要求的真正远景。

事实上，现有技术基于关注最高刚度的机械工程，而矛盾的是，相对自由度通常从用于间隙、俯仰和滚动的各个移动机构的堆叠获得。该方法受到中间部件和机械连接的有限刚度的限制，这很快会降低安装有效刚度。此外，所需的稳定性水平非常低，以至于这些调节机构需要提供高能力来抑制干扰(噪声)。这些干扰是由地面振动、相邻振动源(如真空泵)和DCM内部振动源(如冷却系统、电机和执行器以及轴承)引起的。为了实现至少具有至少合理性能的噪声抑制能力，调整机构需要与带有100Hz以上带宽的主回路反馈控制一起工作。目前使用的压电和微电机驱动器几乎不能达到20Hz以上的控制带宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步加速器光源光束线仪器，其满足新一代同步加速器光源的高要求。为此，本发明提出的仪器的特征在于：

-至少一个可移动平衡质量，所述可移动平衡质量以与安装结构相同的方式在一个或多个方向上附接到参考结构，其中所述安装结构的移动装置相对于所述平衡质量而不是相对于所述参考结构起作用；

-定位装置，所述定位装置直接测量所述安装结构相对于所述参考结构的位置，以获得更高的精度；

-主回路反馈控制，包括所述定位装置和移动装置，其中使用干涉仪信息以通过所述移动装置控制所述安装结构相对于基座的位置。

由于使用平衡质量和合适的动态架构，本仪器的公开内容可以改善主动反馈(更宽的控制带宽，通常高于100Hz)。平衡质量在反作用力路径中充当低通滤波器，使得仅安装结构中的力的直接路径动力学就限制了可能的带宽。另外，合适的动力学取决于安装结构和平衡质量之间的低(或接近零)刚度，因此，致动装置应该是低刚度致动器(固有地自满的致动器)。因此，在根据本发明的装置中，通过足够高的主环路带宽的反馈回路来控制临界自由度，从而允许高干扰抑制和高参考跟踪能力。

根据本发明的仪器的另一实施方式的特征在于包括以可移动的方式附接到参考结构的互补结构，以及相对于参考结构的该互补结构的互补移动装置，所述安装结构和平衡质量两者都以可移动的方式连接到该互补结构，而不是参考结构。优选地，所述互补结构相对于所述参考结构的最大偏移大于所述安装结构和平衡质量相对于互补结构的最大偏移，因此，由于水平的组合，允许所述安装结构相对于所述参考结构的更宽范围的移动。优选地，所述安装结构通过第一弹簧装置附接到所述互补结构，所述平衡质量又通过第二弹簧装置附接到所述互补结构，并且所述互补结构通过第三弹簧装置附接到主结构。这些弹簧装置仍然优选地是片簧或片簧的组合，以通过合适的动力学提供感兴趣的运动能力。

根据本发明的仪器的一个实施方式的特征在于主结构围绕垂直于入射光束的轴线旋转，并且互补结构仅在一个平移中、在光子束的平面中并且垂直于主结构的旋转轴线相对于参考结构可移动，使得第三组片簧在偏移方向上几乎没有刚性，但在垂直于偏移方向的其他方向上是刚性的，并且在旋转中是刚性的。安装结构优选地仅在一个平移中相对于互补结构可移动，平行于互补结构相对于参考结构的移动方向，但也围绕垂直于平移轴线的轴线进行两个旋转，这样，第二组片簧在平移方向上并且在两个垂直的旋转中几乎没有刚性，但在垂直于偏移方向的两个方向上是刚性的，以及在围绕它的旋转中是刚性的。同样，平衡质量优选地仅在一个平移中相对于互补结构可移动，平行于互补结构相对于参考结构的移动方向，但也围绕垂直于平移轴线的轴线进行两个旋转，这样，第三组片簧在平移方向上并且在两个垂直的旋转中几乎没有刚性，但在垂直于偏移方向的两个方向上是刚性的，以及围绕它的旋转中是刚性的。此外，安装结构和平衡质量之间的移动装置优选地由三个洛伦兹(Lorentz)型致动器(音圈)实现，其能够作用于安装结构和平衡质量的三个低刚度自由度。

此外，根据本发明的仪器的一个实施方式的特征在于具有刚性连接到参考结构的互补安装结构，并且所述互补安装结构上安装有互补光学元件。优选地，测量装置包括三个(或更多个)位置传感器，例如干涉仪，在三个感兴趣的自由度中直接计量与所述互补安装结构相关的安装结构的位置，以便增加所述光学元件之间的测量精度。

根据本发明和以上详细描述的仪器在双晶单色仪(DCM)的实施方式中是特别有利的，其中光学元件是晶体，固定到所述安装结构和互补安装结构。此外，希望在同一仪器中使用多于一对的具有不同的晶体取向晶体。因此，完全可能的是，一个以上的晶体刚性地安装在所述安装结构上，而它们的互补对刚性地安装在所述互补安装结构上。根据本发明的仪器的实施方式，因为DCM具有高带宽的主反馈回路的控制，能够满足新一代同步加速器光源上安装的DCM的稳定性要求(如背景部分所述)。

附图说明

基于如下的示意图，将更详细地阐明本发明：

图1示出了这样的情况，其中布拉格衍射的给定条件发生在两个随后的晶体中，过滤宽范围的入射光束，并传递单色光束；

图2示出了DCM的原理，其中两个晶体之间的间隔(间隙)随旋转角度(布拉格角)的变化而变化，以保持恒定单色光束的位置；

图3示出了DCM的两个晶体之间的三个基本相对调节运动以及分别来自位置或光束传感器的本地或外部反馈信号的可能配置的方案，图(a)和(b)之间突出了本地反馈方式的重要差异；

图4示出了根据本发明的仪器的可能实施方式。

具体实施方式

图1示出了这样的情况，其中布拉格衍射的给定条件发生在两个随后的晶体中，过滤宽范围的入射光束，并传递单色光束。它还表示基准坐标系(xyz)和围绕布拉格角(Rx)旋转的一个坐标系(xy'z')，如x轴上的示例所示。

图2示出了DCM的原理，其中两个晶体之间的间隔(间隙)随旋转角度(布拉格角)的变化而变化，以保持恒定单色光束相对于具有固定的间隔(偏移)的入射光束的位置。对于给定布拉格角θ₁(小于其他任意布拉格角θ₂)，可以看到相应的间隙(间隙1)小于对应于θ₂的间隙(间隙2)。

图3显示了位于给定布拉格角的DCM的两个晶体，具有第一晶体和第二晶体之间的基本相对调整，即：间隙(y')、俯仰(Rx')和滚动(Rz')(其中根据布拉格角，指示'涉及旋转坐标系)。图3(a)显示了通常使用的反馈信号，即：本地反馈，通常用晶体的移动机制进行，并计量晶体相对于其支撑的位置；和外部反馈，利用DCM下游的光束传感器的信号来驱动晶体的调节机构。有仅基于其中一种反馈的仪器，也有以互补方式利用这两种反馈的仪器。图3(b)还示出了本地反馈信号和外部反馈信号，但强调的是，根据本发明，本地反馈中的位置计量应该在晶体之间或它们的安装结构之间进行，而与其中一个晶体的支撑无关，它不会带来与互补晶体的位置和稳定性有关的直接信息。而且，根据本发明，为了使足够高的主回路控制的带宽(>100Hz)成为可能，反馈系统的速度也应该高，即大约10kHz。由于这些速度通常不适用于光束传感器，因此与参考结构相关的干涉仪是强制性的。但是，如果光束传感器的信号表现出所需的精度和速度特性，则该信号可以代替仪器的本地干涉仪。

图4示出了根据本发明的仪器的可能实施方式。图4(a)示出了根据本发明的光束线仪器的基本实施方式，其中光学元件(3)刚性地安装到参考结构(2)，相对于参考结构(1)的位置通过干涉仪(6)测量。由于干涉仪(6)的位置测量，安装结构(2)的运动通过移动装置(4)发生，两者都集成到仪器的主反馈回路系统中。与传统仪器不同，移动装置(4)所需要的移动安装结构(2)的力作用在平衡质量(5)上，充当动态滤波器并且允许反馈系统的带宽仅受限于安装结构(2)的内部动力学和光学元件(3)的内部动力学，而不像现有仪器一样受限于仪器的其他部件的动力学(共振)。安装结构(2)和平衡质量(5)优选地通过弹簧装置(l₁和l₂)附接到参考结构，弹簧装置能够确保合适的刚度特性，即，根据光学元件相对于光子束的感兴趣的运动来限定自由并限制自由度，并消除由具有摩擦的机械引导产生的非线性。图4(b)与图4(a)的不同之处仅在于参考结构(1)与由安装结构(2)和平衡质量(5)形成的组件之间包含互补结构，目的在于增加安装结构(2)和参考结构(1)之间的运动幅度，因为弹簧装置必然存在有限的运动幅度。事实上，两级(或更多级)系统在要求大动态范围(即，分辨率(和/或精度)与给定运动范围之间的许多数量级)的多个领域的设备中是常见的。

图4(c)示意性地示出了根据本发明的仪器的实施方式，其构造为DCM，以下被添加到参考结构(1)：互补安装结构(9)和互补光学元件(10)。根据图中的坐标系，光子束通过z轴传播，与参考结构(1)的旋转轴(x轴)共面，撞击DCM的第一晶体，互补光学元件(10)。第一晶体(10)刚性地固定到互补安装结构(9)，该互补安装结构刚性地固定到主结构(1)，也就是说，在晶体(10)和主结构(1)之间没有用于调整的相对的自由度。互补结构(7)通过5个(或6个)折叠的片簧(l₃)附接到主结构(1)，在这些结构之间提供平移自由度的单个相对的自由度，其功能是允许调整第一级的间隙。互补结构(7)的致动装置(8)可以以不同的方式执行，例如通过步进器、伺服电动机或线性电机等。最后，与第二晶体和光学元件(3)刚性固定的安装结构(2)和平衡质量(5)通过一组折叠的片簧(l₁和l₂)附接到互补结构(7)，在它们和互补结构(7)之间给出三个相对自由度，即：间隙(第二级)、俯仰和滚动。实际上，通过适当地突出折叠的片簧，它们可以组合，通过高刚度的特性抑制元件在不可控制的自由度中的运动，仅以所需自由自由度来实现机械引导。为了在这三个自由度上的致动以及安装结构(2)相对于互补安装结构(9)的定位和稳定，移动装置(4)被实现为三个洛伦兹型(Lorentz)致动器(音圈)，它们的力作用在安装结构(2)和平衡质量(5)之间，提供力的“内部”动力学，以调节所述间隙的精度并控制晶体之间的平行度，避免这些力传播为(1)，(7)，(9)和(10)的干扰。反馈由干涉仪(6)提供，用3(或4)个干涉距离传感器执行，所述干涉距离传感器可以组合以测量两个晶体的计量参考(即安装结构(2)和互补安装结构(9))之间的距离和两个感兴趣的角度。干涉距离传感器考虑：大动态范围的特点，能够以几十毫米的分辨率和纳米精度进行计量；以及高速测量，可实现新一代同步加速器光源光束线上安装的DCM所需的高稳定性和高动态性能。简单地选择不详细描述参考结构相对于光子束发生旋转的方式，但优选地，决定使用双轴承系统(从参考结构的两侧)和直接驱动型电动机，用于相对于安装在同步加速器光源光束线中的基座旋转同步加速器光源光束线上安装的DCM。然而，重要的是要注意，主结构本身的旋转系统可以根据本发明来执行，其中本文详述的仪器的元件(2)至(10)将被分组为本发明的新“光学元件”，这里详述的仪器的主结构等同于这种新仪器的安装结构。

最后，应该再次强调，尽管本发明通过在大多数附图中安装在同步加速器光源光束线上的DCM示例说明，但是本发明并不限于这些附图中的示例性实施方式。因此，本发明可以扩展到可以偏离作为示例使用的实施方式的任何和所有实施方式，因为它们在权利要求限定的上下文内。因此，本发明的仪器可以是定位镜子、FZP、CRL、样品操纵步进器、狭缝、探测器或任何其他高机械性能光束线系统，其中需要快速和准确的定位和/或高稳定性。

Claims

1.一种用于在同步加速器光束线中移动和定位具有纳米级机械稳定性和分辨率的光学元件的仪器，包括：

-参考结构(1)；

-安装结构(2)；

-安装在所述安装结构上光学元件(3)；

-用于使所述安装结构(2)相对于参考结构(1)移动的移动装置(4)；

-至少一个反作用质量(5)，所述反作用质量以能够移动的方式附接到所述安装结构(2)，并且通过所述移动装置(4)的致动，接收所述安装结构(2)相对于所述参考结构(1)的定位产生的反作用力；

-干涉仪(6)，所述干涉仪测量所述安装结构(2)相对于所述参考结构(1)的位置；

-主反馈回路，所述主反馈回路包括所述干涉仪(6)和所述移动装置(4)，其中利用所述干涉仪(6)的信息来通过所述移动装置(4)控制所述安装结构(2)的位置，

其特征在于，包括：

-附加互补安装结构(9)，所述附加互补安装结构(9)刚性地安装到所述参考结构(1)，

-互补光学元件(10)，所述互补光学元件(10)刚性地安装到所述互补安装结构(9)，

-互补结构(7)，所述互补结构(7)以能够移动的方式附接到所述参考结构(1)，

-互补致动装置(8)，所述互补致动装置(8)用于相对于所述参考结构(1)移动所述互补结构(7)，

-第一弹簧装置(I₁)，所述安装结构(2)通过第一弹簧装置(I₁)以能够移动的方式附接到所述互补结构(7)，从而允许沿着或围绕一个或多个轴线的相对平移或旋转运动，

-第二弹簧装置(I₂)，所述反作用质量(5)通过第二弹簧装置(I₂)以能够移动的方式附接到所述互补结构(7)，从而允许沿着或围绕一个或多个轴线的相对平移或旋转运动，以及

-第三弹簧装置(I₃)，所述互补结构(7)通过第三弹簧装置(I₃)附接到所述参考结构(1)。

2.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述移动装置(4)包括最小数量的洛伦兹型致动器，所述洛伦兹型致动器的数量等于所述安装结构(2)和所述反作用质量(5)的自由的自由度的数量。

3.根据权利要求2所述的仪器，其中，所述干涉仪(6)包括最小数量的位置传感器，所述最小数量等于所述安装结构(2)和所述反作用质量(5)的自由的自由度的数量。

4.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述第一弹簧装置，第二弹簧装置和/或第三弹簧装置(l₁，l₂，l₃)中的每一个包括片簧或一组片簧。

5.根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述参考结构(1)具有主旋转轴线(x)，所述主旋转轴线垂直于入射光束在所述光束线中的传播方向(z)。

6.根据权利要求5所述的仪器，其特征在于，所述互补结构(7)仅在与所述参考结构的旋转轴(x)垂直的一个平移方向(y')上相对于所述参考结构(1)能够移动，并且具有平行于所述参考结构的旋转轴线(x)的旋转轴线(x')，使得第三弹簧(l₃)在所述平移方向(y')上刚性较小，并且在垂直于所述平移方向(y')的另外两个垂直方向(x'，z')和相对于旋转方向(Rx，Ry'，Rz')上刚性很大。

7.根据权利要求6所述的仪器，其特征在于，所述安装结构(2)仅在一个平移方向(y')和两个旋转方向(Rx，Rz')上相对于所述互补结构(7)能够移动，所述一个平移方向(y')平行于所述互补结构(7)相对于所述安装结构(2)的平移方向，所述两个旋转方向(Rx，Rz')围绕垂直于所述平移方向(y')的第一旋转轴线(x')和第二旋转轴线(z')，所述第一旋转轴线(x')平行于所述互补结构(7)的旋转轴线(x')，所述第二旋转轴线(z')平行于所述互补结构(7)的旋转轴线(z')；其中，所述第三弹簧(I₁)在所述平移方向(y')和所述两个旋转方向上较软，并且在垂直于所述平移方向(y')的两个方向(x'，z')以及在第三旋转方向(Ry')上较硬。

8.根据权利要求7所述的仪器，其特征在于，所述反作用质量(5)仅在一个平移方向(y')和两个旋转方向(Rx，Rz')上相对于所述互补结构(7)能够移动，所述一个平移方向(y')平行于所述互补结构(7)相对于所述安装结构(2)的平移方向，所述两个旋转方向(Rx，Rz')围绕垂直于所述平移方向(y')的第一轴线和第二轴线(x，z')，

反作用质量(5)的第一旋转轴线(x')平行于所述互补结构(7)的第一旋转轴线(x')；

安装结构(2)的第二旋转轴线(z')平行于所述互补结构(7)的第二旋转轴线(z3')；以及

第二弹簧(I₂)在所述平移方向(y')和所述两个旋转方向上刚性较小，并在垂直于(y')的两个方向(x'，z')以及在第三旋转方向(Ry')上刚性很大。

9.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述干涉仪(6)测量所述安装结构(2)相对于所述附加互补安装结构(9)的位置。

10.根据权利要求9所述的仪器，其中，所述仪器是双晶单色仪，并且所述光学元件(3)和所述互补光学元件(10)是衍射晶体，第一晶体刚性地安装到所述安装结构(2)，第二晶体刚性地安装到所述互补安装结构(9)。

11.根据权利要求10所述的仪器，其特征在于，所述光学元件(3)和所述互补光学元件(10)包括具有不同特性的多对晶体，每对的一个元件刚性地安装到所述安装结构(2)且每对的另一个元件刚性地安装到所述互补安装结构(9)。

12.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于，所述干涉仪(6)的定位传感器包括具有高读取速率和亚纳米分辨率的干涉偏移传感器。