DE102022103613A1

DE102022103613A1 - Procedure for adjusting the optics of a planar grating monochromator

Info

Publication number: DE102022103613A1
Application number: DE102022103613.8A
Authority: DE
Inventors: Frank Eggenstein
Original assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2042-02-17
Also published as: DE102022103613B4

Abstract

Verfahren zur Justierung der Optiken eines Plangittermonochromators mit mindestens einem drehbaren Plangitter (PG) und einem drehbaren Planspiegel (PS) und zugehörigem Strahlengang mit mindestens den Schritten:a.: Bereitstellung des Monochromators und zweier Autokollimationspaare von jeweils einem Sekundentheodolit (T1, T2) mit Autokollimationseinheit und fokal einstellbarem Fernrohr und einem Autokollimationsspiegel (K1, K2). Ein erster Spiegel (K1) ist mit einem vertikalen Maßstab versehen und beide Spiegel (K1, K2) sind zu dem jeweils zugehörigen Theodolit (T1, T2) abgewandt angeordnet; b.: Ausrichtung der Paare auf ein geodätisches Messnetz und in Bezug auf den Strahlengang; c.: Anordnen der Spiegel (K1, K2), so dass diese mit den Aperturen der Theodolite (T1, T2) zu kleiner der Hälfte überlappen und die Spiegel in gleicher Händigkeit zu den Theodoliten (T1, T2) angeordnet sind und einstellen von Autokollimation zwischen einem Theodolit eines Paares mit einem Spiegel des anderen Paares; d.: Ausrichtung der optischen Achse des ersten Theodolits (T1) auf das Plangitter (PG) unter einem Winkel V' und Herstellung von Autokollimation im ersten Theodolit (T1) und Ausrichten des Plangitters (PG) auf eine vertikal symmetrische Lage im fokal auf das Plangitter eingestellten zweiten Theodolits (T2); e.: Nivellierung des ersten Theodolits (T1) und Fokussierung des zweiten Theodolits (T2) auf den Maßstab und Herstellung von Autokollimation im ersten Theodolit (T1), so dass ein Versatz im Strahlengang dH über den Versatz zwischen einem direkt und einem über den Strahlengang abgebildeten Maßstab im zweiten Theodoliten (T2) ablesbar ist.Method for adjusting the optics of a plane grating monochromator with at least one rotatable plane grating (PG) and one rotatable plane mirror (PS) and associated beam path with at least the following steps: a.: Provision of the monochromator and two autocollimation pairs, each with a second theodolite (T1, T2) with an autocollimation unit and focal adjustable telescope and an autocollimation mirror (K1, K2). A first mirror (K1) is provided with a vertical scale and both mirrors (K1, K2) are arranged facing away from the respectively associated theodolite (T1, T2); b.: Alignment of the pairs to a geodetic measurement network and in relation to the optical path; c.: Arranging the mirrors (K1, K2) so that they overlap the apertures of the theodolites (T1, T2) by less than half and the mirrors are arranged in the same handedness to the theodolites (T1, T2) and setting autocollimation between a theodolite of one pair with a mirror of the other pair; d.: Alignment of the optical axis of the first theodolite (T1) to the plane grating (PG) at an angle V' and making autocollimation in the first theodolite (T1) and aligning the plane grating (PG) to a vertically symmetrical position in the focal point of the plane grid adjusted second theodolite (T2); e.: leveling the first theodolite (T1) and focusing the second theodolite (T2) on the scale and making autocollimation in the first theodolite (T1) so that an offset in the beam path dH is greater than the offset between one directly and one via the beam path shown scale can be read in the second theodolite (T2).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung der Optiken eines Plangittermonochromators, wie ein solcher zum Beispiel zur Röntgenbeugung verwendet wird.The present invention relates to a method for adjusting the optics of a planar grating monochromator, such as is used for X-ray diffraction, for example.

Stand der TechnikState of the art

Plangittermonochromatoren der die Erfindung betreffenden Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und zum Beispiel in dem Aufsatz 1 von F. Senf et al. (A planegrating monochromator beamline for the PTB undulators at BESSY II; Journal of Synchrotron Radiation Vol. 5, 1998, S. 780-782 ) beschrieben. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Planspiegel und einem Plangitter. In den Plangittermonochromatoren wird mittels des Plangitters, das auch als Reflexionsgitter ausgeführt sein kann, das Licht bzw. die Röntgenstrahlung gebeugt, wodurch eine Monochromatisierung erzielt wird. Unter Monochromatisierung ist hier eine Einschränkung in der spektralen Breite um eine bestimmte Wellenlänge, für die die Beugungsbedingungen am Plangitter erfüllt sind, zu verstehen. Die Güte der Monochromatisierung hängt unter anderem von der erzielbaren Minimierung der spektralen Breite des gebeugten Röntgenstrahls ab. Durch die Verwendung eines Planspiegels wird das Licht im weiteren Strahlengang oder im Vorhinein in der Höhe versetzt und Parallelität zwischen einfallendem und ausfallendem Strahl im Monochromator gewährleistet. Durch die Strichdichte N (Linien/mm) des Plangitters ist eine bestimmte Wellenlänge λ, bei Einstellung eines entsprechenden Gesamtablenkwinkel 2θ mit dem Spiegel und der Winkel α und β zur Gitternormalen des Plangitters, durch Beugung am Plangitter aus einem einfallenden Strahl auswählbar, wodurch dieser Strahl im weiteren Strahlengang monochromatisiert ist. Im Falle, dass es sich um ein Plangitter (Beugungsgitter), d.h. Beugung von Röntgenstrahlen an einem zweidimensionalen Gitter handelt, lautet die Gleichung zur Beschreibung der Beugungsbedingungen: $λ * N * m = (sin α - sin β)$

Plane grating monochromators of the type relating to the invention are known from the prior art and, for example, in article 1 of F. Senf et al. (A planegrating monochromator beamline for the PTB undulators at BESSY II; Journal of Synchrotron Radiation Vol. 5, 1998, pp. 780-782 ) described. They essentially consist of a plane mirror and a plane grating. In the plane grating monochromators, the light or the X-ray radiation is diffracted by means of the plane grating, which can also be designed as a reflection grating, whereby monochromatization is achieved. Monochromatization is to be understood here as a restriction in the spectral width around a specific wavelength for which the diffraction conditions at the plane grating are met. The quality of the monochromatization depends, among other things, on the achievable minimization of the spectral width of the diffracted X-ray beam. By using a plane mirror, the light is shifted in height in the further beam path or in advance and parallelism between the incident and emerging beam in the monochromator is ensured. Due to the line density N (lines/mm) of the planar grating, a specific wavelength λ can be selected from an incident beam by diffraction at the planar grating by setting a corresponding total deflection angle 2θ with the mirror and the angles α and β to the grating normal of the planar grating, whereby this ray is monochromatized in the further beam path. In the case of a plane grating (diffraction grating), ie diffraction of X-rays on a two-dimensional grating, the equation for describing the diffraction conditions is:

λ * N * m = (sin a - sin β)

Mit m = Beugungsordnung, λ = Wellenlänge, N =Anzahl der Gitterstriche pro Millimeter = Liniendichte, α = Winkel zwischen einfallendem Strahl und Gitternormale und β = Winkel zwischen gebeugtem (ausfallendem) Strahl und der Gitternormalen des Plangitters wobei 2θ = α + β. Aus letzterer Beziehung lässt sich für die gebeugte Wellenlänge der folgende Zusammenhang herleiten: $λ = \frac{1}{N * m} * (s i n (2 θ - β) - s i n (β)) = \frac{1}{N * m} * 2 * c o s (θ) * s i n (θ - β)$

With m = order of diffraction, λ = wavelength, N = number of grating lines per millimeter = line density, α = angle between the incident beam and the grating normal and β = angle between the diffracted (emerging) beam and the grating normal of the plane grating where 2θ = α + β. From the latter relationship, the following relationship can be derived for the diffracted wavelength:

λ = \frac{1}{N * m} * (s i n (2 θ - β) - s i n (β)) = \frac{1}{N * m} * 2 * c O s (θ) * s i n (θ - β)

Mit einer Wellenlänge λ ist zugleich immer eindeutig eine Energie E gemäß $E = \frac{h * c}{λ}$

bestimmt bzw. umgekehrt

λ = \frac{h * c}{E} .

Es wird nur der gebeugte Anteil des einfallenden Lichts bzw. der einfallenden Röntgenstrahlung im Strahlengang hinter dem Plangittermonochromator weiterverwendet.At the same time, a wavelength λ is always uniquely associated with an energy E according to

E = \frac{H * c}{λ}

determined or vice versa

λ = \frac{H * c}{E} .

Only the diffracted part of the incident light or the incident X-rays is used further in the beam path behind the planar grating monochromator.

Plangitter und Planspiegel sind üblicherweise in einem evakuierbaren Gehäuse mit Eintritts- und Austrittsfenstern bzw. -spalt, für die Strahlung untergebracht und jeweils mit Antrieben versehen, mit denen sie um eine Achse, die senkrecht zum einfallenden Strahl ist und in der Ebene des Plangitters bzw. Planspiegels liegt, drehbar sind. Zur Erfassung aktuell eingestellter Winkel der Antriebe, sind diese mit Winkeldekodierern ausgestattet, die auch mit absoluten Skalen versehen sein können.Plane gratings and plane mirrors are usually housed in an evacuable housing with entry and exit windows or slits for the radiation and are each provided with drives with which they rotate about an axis that is perpendicular to the incident beam and in the plane of the plane grating or Plane mirror is rotatable. In order to record the currently set angles of the drives, they are equipped with angle decoders, which can also be provided with absolute scales.

Neben der Ausrichtungen bzw. Justierungen des Plangitters und des Planspiegels zueinander sowie zum Strahl und möglicher weitere Optiken im Strahlengang oder Zielorten sowie der zu erreichenden Auflösung, ist entscheidend für die Güte der Monochromatisierung außerdem die Genauigkeit (auch als Richtigkeit ansprechbar) der Winkeleinstellungen mit der ein Gesamtablenkwinkel 2θ durch den Spiegel bzw. ein bestimmter Beugungswinkel β durch das Plangitter, zur Einstellung einer bestimmten Wellenlänge der Monochromatisierung, am Plangitter und am Planspiegel einstellbar ist. Im Betrieb wird dabei einer Motorposition eines Antriebs von Plangitter oder Planspiegel ein Wert für den Beugungswinkel und damit über die Gittergleichung (2) eine bestimmte Wellenlänge bzw. Energie durch Kalibration zugewiesen. Die Genauigkeit ist dann der Grad der Übereinstimmung zwischen angezeigtem (ausgelesenem) und „richtigem Wert“.In addition to the alignments or adjustments of the plane grating and the plane mirror to each other and to the beam and possible other optics in the beam path or target locations and the resolution to be achieved, the accuracy (also addressable as correctness) of the angle settings with the one is decisive for the quality of the monochromatization Total deflection angle 2θ through the mirror or a specific diffraction angle β through the plane grating, to set a specific wavelength of the monochromatization, on the plane grating and on the plane mirror is adjustable. During operation, a motor position of a plane grating or plane mirror drive is assigned a value for the diffraction angle and thus a specific wavelength or energy via the grating equation (2) by calibration. The accuracy is then the degree of agreement between the displayed (read out) and the "correct value".

Die Lage der mechanischen Gitterdrehachse und der Spiegeldrehachse zueinander und die dadurch bestimmte fertigungstechnische Dimensionierung für die Konstruktion eines realen Plangittermonochromators in Abhängigkeit des zur Verwendung des Plangittermonochromators vorgesehenen Wellenlängenbereiches und dem damit zusammenhängenden notwendigen Strahlversatz dH im Strahlengang im Monochromator ist in dem Aufsatz 2 von A. V. Pimpale et al. (Design considerations for the rotation of a plane premirror of a monochromator for reflecting synchrotron radiation onto the same spot of the dispersing grating of the XUV beamline, Applied Optics, Vol. 30, No. 13, 1991, S. 1591 - 1594 ) dargestellt.The position of the mechanical axis of rotation of the grating and the axis of rotation of the mirror in relation to each other and the resulting technical dimensioning for the construction of a real plane grating monochromator as a function of the wavelength range intended for use of the plane grating monochromator and the associated necessary beam offset dH in the beam path in the monochromator is described in article 2 of AV Pimpale et al. (Design considerations for the rotation of a plane premirror of a monochromator for reflecting synchrotron radiation onto the same spot of the dispersing grating of the XUV beamline, Applied Optics, Vol. 30, No. 13, 1991, pp. 1591 - 1594 ) shown.

Eine Kalibrierung der Energie wird üblicherweise mit Referenzproben, z.B. Metallfolien, durchgeführt, wie es z.B. in dem Aufsatz 3 von S. Diaz-Moreno (XAFS data collection: an integrated approach to delivering good data, Journal of Synchrotron Radiation, Vol. 19, 2012, S. 863-868 ) beschrieben ist. Im weichen Bereich der Röntgenstrahlung, insbesondere bei Röntgenstrahlung mit einer Energie < 1 keV, werden an Stelle der Metallfolien u.a. Photoionisationsspektren von Gasen vermessen, wie es z.B. in dem Aufsatz 4 von S.I. Fedoseenko et al. (Commissioning results and performance of the high-resolution Russian-German Beamline at BESSY II, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 505, 2003, S. 718-728 ) beschrieben ist.A calibration of the energy is usually carried out with reference samples, eg metal foils, as described, for example, in article 3 of S. Diaz-Moreno (XAFS data collection: an integrated approach to delivering good data, Journal of Synchrotron Radiation, Vol. 19, 2012, pp. 863-868 ) is described. In the soft range of X-rays, especially X-rays with an energy <1 keV, instead of the metal foils, among other things, photoionization spectra of gases are measured, as is the case, for example, in article 4 of FIG SI Fedoseenko et al. (Commissioning results and performance of the high-resolution Russian-German Beamline at BESSY II, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 505, 2003, pp. 718-728 ) is described.

Für eine präzise Justierung müssen die Drehachsen des Monochromatomators exakt senkrecht zum Synchrotronstrahl ausgerichtet, das Gitter mittig in der Drehachse verlaufen und gleichzeitig die optischen Elemente (Planspiegel und -gitter) untereinander exakt parallel positioniert sein.For a precise adjustment, the rotation axes of the monochromator must be aligned exactly perpendicular to the synchrotron beam, the grating must run in the middle of the rotation axis and at the same time the optical elements (plane mirrors and gratings) must be positioned exactly parallel to each other.

Aufgabenstellungtask

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine exakte Ausrichtung von Planspiegel und Plangitter auf Parallelität zueinander und zu den Drehachsen des Monochromators in einem Verfahren zur Justierung der Optiken (Planspiegel und Plangitter) eines Plangittermonochromators anzugeben sowie die Möglichkeit einer Überprüfung.The object of the invention is to specify an exact alignment of plane mirror and plane grating for parallelism to one another and to the axes of rotation of the monochromator in a method for adjusting the optics (plane mirror and plane grating) of a plane grating monochromator and the possibility of a check.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs eins gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is solved by the features of claim one. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Die Ausrichtung bzw. Justierung beider Monochromatordrehachsen (von Planspiegel und Plangitter) senkrecht zu einer Einfallsrichtung eines Röntgen- oder Lichtstrahls ist in vorteilhafter Weise vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt. Dem Fachmann stehen hier verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Ein spezielles Verfahren hierzu ist in der DE 10 202 112 0871.8 angegeben.The alignment or adjustment of both monochromator axes of rotation (of plane mirror and plane grating) perpendicular to a direction of incidence of an X-ray or light beam is advantageously carried out before the method according to the invention is carried out. Various options are available to the person skilled in the art. A special procedure for this is in the DE 10 202 112 0871.8 specified.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mindestens die nachfolgenden Schritte.The method according to the invention comprises at least the following steps.

In einem erst Schritt a. erfolgt die Bereitstellung eines der Erfindung gattungsgemäßen Plangittermonochromators mit einem drehbaren Planspiegel und einem drehbaren Plangitter, welche jeweils zur Drehung mit einer Drehachse versehen sind. Der Plangittermonochromator kann dabei in einer evakuierbaren Kammer angeordnet sein, welche mindestens mit Fenstern für den Strahleingang und -ausgang ausgestattet ist. Des Weiteren werden ein erstes und ein zweites Autokollimationspaar, jeweils gebildet aus einem Sekundentheodoliten (im Weiteren abgekürzt mit Theodolit) mit Autokollimationseinheit und fokal einstellbarem Fernrohr und aus einem horizontal einstellbaren Autokollimationsspiegel (im Weiteren abgekürzt durch Spiegel) bereitgestellt. Der Spiegel des ersten Autokollimationspaares ist dabei mit einem vertikalen Maßstab auf der spiegelnden Seite versehen. Der Maßstab ist in Bezug auf den Theodolit des ersten Autokollimationspaares auf der dem Theodolit abgewandten Seite angeordnet, so dass er von dem Theodolit des zweiten Autokollimationspaares aus beobachtbar ist, d.h. in einer direkten Sichtachse zu diesem Theodolit liegt. Beide Spiegel sind somit jeweils zur Beobachtung durch den Theodolit des anderen Autokollimationspaares ausgerichtet, was bedeutet, dass diese jeweils zu den in einem Autokollimationspaar zugehörigen Theodoliten mit der spiegelnden Seite abgewandt angeordnet sind. Der Maßstab des Spiegels im ersten Autokollimationspaar verdeckt diesen nur teilweise, so dass dieser auch noch in seiner spiegelnden Funktion nutzbar ist.In a first step a. the provision of a plane grating monochromator of the generic type according to the invention with a rotatable plane mirror and a rotatable plane grating, which are each provided with an axis of rotation for rotation. The planar grating monochromator can be arranged in an evacuable chamber which is equipped at least with windows for the beam entrance and exit. Furthermore, a first and a second autocollimation pair, each formed from a second theodolite (hereinafter abbreviated to theodolite) with an autocollimation unit and focally adjustable telescope and a horizontally adjustable autocollimation mirror (hereinafter abbreviated to mirror) are provided. The mirror of the first autocollimation pair is provided with a vertical scale on the reflecting side. The scale is placed on the opposite side of the theodolite with respect to the theodolite of the first autocollimation pair, so that it is observable from the theodolite of the second autocollimation pair, i.e. is in a direct line of sight to that theodolite. Both mirrors are thus each aligned for observation by the theodolite of the other autocollimation pair, which means that they are each arranged with the reflecting side facing away from the theodolites belonging to an autocollimation pair. The scale of the mirror in the first autocollimation pair only partially covers it, so that it can still be used in its reflecting function.

In einem nächsten Schritt (b.) werden die Autokollimationspaare aus Theodoliten und Spiegeln auf ein vorgegebenes geodätisches Messnetz ausgerichtet und horizontiert, so dass ein erstes Autokollimationspaar in der Flucht eines einfallenden und das zweite in der Flucht eines ausfallenden Strahls im Strahlengang angeordnet ist. Das geodätische Messnetz ist in dem Raum, in dem der Plangittermonochromator aufgestellt ist, vorgegeben und ist eindeutig bestimmt durch eine Einfallsrichtung eines Röntgenstrahls aus einer feststehenden Quelle. Das zweite Autokollimationspaar aus Theodolit und Spiegel, das in der Flucht eines aus dem Monochromator ausfallenden Strahls anzuordnen ist wird entsprechend einem durch das Design des Monochromators vorgegebenen Sollwert für den Strahlversatz dH zum einfallenden Strahl, in der Ebene des Strahlengangs (im Monochromator), angeordnet. Der Strahlversatz ist dabei auf das Lot auf den einfallenden Strahl bezogen und durch die Anordnung der Drehachsen und somit aus der Konstruktion des Plangittermonochromators vorgegeben (siehe hierzu auch Aufsatz 2). Das Autokollimationspaar, das zunächst des Planspiegels angeordnet ist, ist zur Bezugnahme als erstes Autokollimationspaar und das andere, zunächst des Plangitters als zweites Autokollimationspaar angesprochen. Hiermit wird keine bevorzugte Einfallsrichtung eines Röntgenstrahls angezeigt. Der Erfindung gattungsgemäße Plangittermonochromatoren können sowohl mit Einfall eines Röntgenstrahls zunächst auf den Planspiegel als auch auf das Plangitter genutzt werden.In a next step (b.), the autocollimation pairs of theodolites and mirrors are aligned and leveled to a given geodetic measurement network, so that a first autocollimation pair is aligned with an incident beam and the second is aligned with an emerging beam in the beam path. The geodetic measurement network is given in the space where the planar grating monochromator is set up and is uniquely determined by an incidence direction of an X-ray beam from a fixed source. The second autocollimation pair of theodolite and mirror, which in flight one from the Monochromator is to be arranged in the plane of the beam path (in the monochromator) according to a target value for the beam offset dH to the incident beam, which is predetermined by the design of the monochromator. The beam offset is related to the perpendicular to the incident beam and is determined by the arrangement of the axes of rotation and thus by the construction of the plane grating monochromator (see also Essay 2). The autocollimation pair located first of the plane mirror is addressed for reference as the first autocollimation pair and the other, first of the plane grating, as the second autocollimation pair. This does not indicate a preferred direction of incidence of an X-ray beam. Plane grating monochromators of the generic type according to the invention can be used both with incidence of an X-ray beam initially on the plane mirror and on the plane grating.

Im Folgendem werden in einem dritten Schritt (c.) die Spiegel angeordnet, so dass diese mit den Aperturen der zugehörigen Theodolite (in den Autokollimationspaaren) überlappen, aber etwas mehr als die Hälfte der Fernrohraperturen der Theodolite frei lassen. Beide Spiegel sind bezogen auf die Händigkeit in Durchsicht beider Theodolite in der gleichen Hälfte angeordnet. Dies gewährleistet, dass die Spiegel durch den Theodolit des jeweils anderen Autokollimationspaars beobachtbar sind. Zudem wird zwischen den Spiegeln und den Theodoliten des jeweils anderen Autokollimationspaares Autokollimation eingestellt, wodurch die Spiegel und die Theodolite des jeweils anderen Autokollimationspaares zueinander in Bezug auf die optischen Achsen parallel ausgerichtet sind.In a third step (c.) below, the mirrors are arranged so that they overlap with the apertures of the associated theodolites (in the autocollimation pairs), but leave slightly more than half of the telescope apertures of the theodolites free. Both mirrors are arranged in the same half in relation to the handedness in the transmission of both theodolites. This ensures that the mirrors are observable through the theodolite of the other autocollimation pair. In addition, autocollimation is set between the mirrors and theodolites of the respective other autocollimation pair, as a result of which the mirrors and theodolites of the respective other autocollimation pair are aligned parallel to one another in relation to the optical axes.

Die Sekundentheodolite mit Autokollimationsoptik und Zielfernrohren, die für das Verfahren als Theodolite zu verwenden sind müssen ein Objektiv mit einer Apertur aufweisen, welche im Durchmesser mindestens doppelt so groß ist wie ein maximaler Strahlversatz dH im Verfahren. Dies gewährleistet, dass mit beiden Theodoliten der jeweils gegenüberliegende Spiegel durch den räumlichen Versatz zwischen Planspiegel und Plangitter, über eine direkte Sichtachse, hindurch beobachtbar ist.The second theodolites with autocollimation optics and telescopic sights that are to be used as theodolites for the process must have an objective with an aperture that is at least twice as large in diameter as a maximum beam offset dH in the process. This ensures that with both theodolites the opposite mirror can be observed through the spatial offset between the plane mirror and plane grating via a direct line of sight.

Anschließend (Schritt d.) erfolgt die Justierung des Plangitters. Dazu wird die optische Achse des Theodolits des ersten Autokollimationspaares mit dem zugehörigen Spiegel auf das Plangitter unter einem Winkel V` ausgerichtet. Es erfolgt dann eine wechselseitige Einstellung, d.h. unter Beachtung des wechselseitigen Einflusses, von Autokollimation (zwischen dem Theodolit und Spiegel des ersten Autokollimationspaares und dem Plangitter) und dem Ausrichten des Plangitters auf eine vertikal symmetrische Lage im Okular des fokal auf das Plangitter eingestellten Theodolits des zweiten Autokollimationspaares. Die Winkel am Gitter sind dann bestimmt mit α + β = 180° - V' und in Reflexion α = β. Der Theodolit des zweiten Autokollimationspaares ist nun auf den Angelpunkt des Plangitters ausgerichtet.Then (step d.) the plane grid is adjusted. To do this, the optical axis of the theodolite of the first autocollimation pair is aligned with the associated mirror to the plane grating at an angle V`. Then there is a reciprocal adjustment, i.e. taking into account the reciprocal influence, of autocollimation (between the theodolite and mirror of the first autocollimation pair and the plane grating) and the alignment of the plane grating to a vertically symmetrical position in the eyepiece of the theodolite of the second, which is focally adjusted to the plane grating autocollimation pair. The angles at the grating are then determined with α + β = 180° - V' and in reflection α = β. The theodolite of the second autocollimation pair is now aligned with the fulcrum of the plane grid.

Im letzten Schritt, Schritt e., erfolgt zunächst das Ausrichten der optischen Achse des Theodolits des ersten Autokollimationspaares zurück auf Nivelliersicht. Der Theodolit des zweiten Autokollimationspaares wird auf den Maßstab des Spiegels des ersten Autokollimationspaares fokussiert. Der Planspiegel wird durch Herstellung von Autokollimation (zwischen dem Theodolit und Spiegel des ersten Autokollimationspaares und dem Planspiegel) durch Ausrichten des Planspiegels justiert und dies unter Beachtung und synchroner Einrichtung des Bildes im zweiten Theodolit, in dem der Maßstab des Spiegels des ersten Autokollimationspaares einmal direkt abgebildet wird und ein zweites Mal, wenn der Planspiegel parallel zum Plangitter eingerichtet ist und sich damit in Autokollimation befindet, über den Strahlengang im Monochromator. Der Istwert des Strahlversatz dH im Strahlengang ist dann in der Überlagerung der beiden Abbildungen des Maßstabes -in dem Bild des zweiten Theodoliten- ablesbar. Plangitter und Planspiegel sind bei Autokollimation zwischen dem Planspiegel und dem Theodolit und Spiegel des ersten Autokollimationspaares und der beschriebenen, überlagerten Abbildung des Maßstabes im zweiten Theodolit parallel zueinander angeordnet, wenn der Istwert des Strahlversatzes dem, des Sollwertes entspricht. Durch die vorab bestimmten Winkel am Plangitter (siehe oben Schritt d.) ergibt sich dann der Winkel am Planspiegel mit 2 ∗ θ = α + β und α = β in Reflexion.In the last step, step e., the optical axis of the theodolite of the first autocollimation pair is aligned back to the level view. The theodolite of the second autocollimation pair is focused on the scale of the mirror of the first autocollimation pair. The plane mirror is adjusted by making autocollimation (between the theodolite and mirror of the first autocollimation pair and the plane mirror) by aligning the plane mirror, while respecting and synchronously setting up the image in the second theodolite, in which the scale of the mirror of the first autocollimation pair is once directly imaged and a second time, when the plane mirror is set up parallel to the plane grating and is therefore in autocollimation, via the beam path in the monochromator. The actual value of the beam offset dH in the beam path can then be read from the superimposition of the two images of the scale - in the image of the second theodolite. In autocollimation, the plane grating and plane mirror are arranged parallel to one another between the plane mirror and the theodolite and mirror of the first autocollimation pair and the superimposed image of the scale described in the second theodolite if the actual value of the beam offset corresponds to the setpoint. The angle at the plane mirror with 2 ∗ θ = α + β and α = β in reflection results from the previously determined angle on the plane grating (see step d. above).

In einer Ausführungsform des Verfahrens, wird für jeden Theodoliten eine Kamera zur Übertragung der Bilder der Theodolite angeordnet. Die Bilder beider Theodolite werden im gesamten Verfahren synchron auf einen bereitgestellten Bildschirm zur dortigen Abbildung übertragen. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass beide Theodolite zugleich zu überwachen und aufeinander abzustimmen sind, wodurch Arbeitskräfte gespart werden und der Aufwand der Justierung sich deutlich verringert.In one embodiment of the method, a camera for transmitting the images of the theodolite is arranged for each theodolite. The images of both theodolites are transmitted synchronously throughout the process to a provided screen for display there. This offers the particular advantage that both theodolites can be monitored and coordinated at the same time, which saves manpower and significantly reduces the effort required for adjustment.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine exakte parallele Ausrichtung von Planspiegel und Gitter zueinander und zu den Drehachsen des Monochromators, die sich insbesondere auch über die Überprüfung des Strahlversatzes nachweisen lässt. Nur eine exakte Ausrichtung gewährleistet eine maximale Leistung für den gesamten Spektralbereich des Monochromators (siehe Aufsatz 2).The advantage of the method according to the invention is an exact parallel alignment of the plane mirror and grating to one another and to the axes of rotation of the monochromator, which can also be demonstrated in particular by checking the beam offset. Only exact alignment ensures maximum performance for the entire spectral range of the monochromator (see Appendix 2).

Ausführungsbeispielexample

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel und anhand von sechs Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in an exemplary embodiment and with reference to six figures.

Die Figuren zeigen:

1: Schematische Darstellung eines Schnitts durch einen nach Anspruch 1 gattungsgemäßen Plangittermonochromators (Stand der Technik) mit für die Durchführung des Verfahrens bereitgestellten Sekundentheodoliten mit Autokollimationsoptik und Zielfernrohr sowie zugehörigen Autokollimationsspiegeln in a) Seiten- und b) Draufsicht.
2: Darstellung eines Autokollimationspaars aus Theodolit und Spiegel in a) Seitenansicht; b) Sicht senkrecht auf das Objektiv des Theodolits und den Spiegel mit Maßstab und c) Aufsicht auf das Autokollimationspaar aus Theodolit und Spiegel.
3: Darstellung der Anordnung von Planspiegel, Plangitter und Autokollimationspaaren im Schritt c. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4: Darstellung der Anordnung von Planspiegel, Plangitter und Autokollimationspaaren im Schritt d. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
5: Darstellung der Anordnung von Planspiegel, Plangitter und Autokollimationspaaren im Schritt e. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
6: Schematische Darstellung einer Ansicht der Bilder beider Theodolite nebeneinander.

The figures show:

1 : Schematic representation of a section through a generic plan grating monochromator according to claim 1 (prior art) with second theodolites provided for carrying out the method with autocollimation optics and telescopic sight as well as associated autocollimation mirrors in a) side view and b) top view.
2 : Representation of an autocollimation pair of theodolite and mirror in a) side view; b) Perpendicular view of the objective of the theodolite and the mirror with scale and c) Top view of the autocollimation pair of theodolite and mirror.
3 : Representation of the arrangement of plane mirror, plane grating and autocollimation pairs in step c. of the method according to the invention.
4 : Representation of the arrangement of plane mirror, plane grating and autocollimation pairs in step d. of the method according to the invention.
5 : Representation of the arrangement of plane mirror, plane grating and autocollimation pairs in step e. of the method according to the invention.
6 : Schematic representation of a view of the images of both theodolites side by side.

In dem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Justierung der Optiken eines Plangittermonochromators entspricht der bereitgestellte Plangittermonochromator einem solchen, wie er in dem Aufsatz 5 von R. Follath und F. Senf (Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 390, 1997, S. 388-394 ) beschrieben ist. Ein solcher Monochromator kann sowohl mit einfallendem Röntgenstrahl zunächst auf das Plangitter (PG) als auch auf den Planspiegel (PS) betrieben werden. Die Rotation um einen Winkel, das heißt das Verfahren eines Winkels des Plangitters (PG) und des Planspiegels (PS) erfolgt hier exzentrisch durch die Antriebe AG des Plangitters und PS des Planspiegels (nicht gezeigt). Winkeldekodierer zur Ablesung eines vorliegenden Winkels des Planspiegels (PS) und des Plangitters (PG) sind in der Rotationsachse der optischen Elemente angeordnet (nicht gezeigt). Der Strahlengang eines einfallenden, kollimierten Röntgenstrahls ist mit gezeigt (h*v →). Das Plangitter hat eine Rillendichte von N = 1200 l/mm. Der Plangittermonochromator ist im Ausführungsbeispiel an einer Synchrotronstrahlungsquelle (BESSY II, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH) angeordnet.In the exemplary embodiment of the method according to the invention for adjusting the optics of a planar grating monochromator, the planar grating monochromator provided corresponds to one as described in article 5 of FIG R. Follath and F. Senf (Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 390, 1997, pp. 388-394 ) is described. Such a monochromator can be operated both with the incident X-ray beam initially on the plane grating (PG) and on the plane mirror (PS). The rotation through an angle, ie the process of an angle of the plane grating (PG) and the plane mirror (PS) takes place here eccentrically by the drives AG of the plane grating and PS of the plane mirror (not shown). Angle decoders for reading a present angle of the plane mirror (PS) and the plane grating (PG) are arranged in the axis of rotation of the optical elements (not shown). The beam path of an incident, collimated X-ray beam is shown with (h*v →). The plane grid has a groove density of N = 1200 l/mm. In the exemplary embodiment, the planar grating monochromator is arranged on a synchrotron radiation source (BESSY II, Helmholtz Center Berlin for Materials and Energy GmbH).

Die im Ausführungsbeispiel bereitgestellten Sekundentheodoliten (im Weiteren abgekürzt mit Theodolit(en) angesprochen) mit Autokollimationsoptik und fokal einstellbarem Fernrohr haben eine große Apertur, wie z.B. ein Leica TM6100A der Firma Leica® Geosystems. Als Autokollimationsspiegel (im Weiteren abgekürzt mit Spiegel(n)) werden rechteckige Planspiegel mit hoher Güte, die der Autokollimation genügen bereitgestellt. Auf einem der Spiegel ist auf der spiegelnden Seite ein mm-Maßstab aus Stahlblech, durch aufkleben oder direkt durch ein Laserverfahren aufgebracht, angeordnet, welcher den Spiegel nur teilweise verdeckt, so dass dieser auch noch in seiner spiegelnden Funktion nutzbar ist.The second theodolites provided in the exemplary embodiment (abbreviated to theodolite(s) below) with autocollimation optics and focally adjustable telescope have a large aperture, such as a Leica TM6100A from Leica® Geosystems. Rectangular plane mirrors of high quality, which are sufficient for autocollimation, are provided as autocollimation mirrors (hereinafter abbreviated to mirror(s)). On the reflecting side of one of the mirrors there is a mm scale made of sheet steel, either glued on or applied directly using a laser process, which only partially covers the mirror so that it can still be used in its reflecting function.

In dem Raum, in dem der Plangittermonochromator angeordnet ist, ist ein Messnetz in Form von Messpunkten bereitgestellt, welches absolut auf einen aus der feststehenden Synchrotronstrahlungsquelle einfallenden Röntgenstrahl bezogen ist und auf das bezogen die Autokollimationspaare (K1-T1, K2-T2) an dem Plangittermonochromator angeordnet und horizontiert werden.In the room in which the planar grating monochromator is arranged, a measuring network is provided in the form of measuring points, which is absolutely related to an X-ray beam incident from the fixed synchrotron radiation source and to which the autocollimation pairs (K1-T1, K2-T2) on the planar grating monochromator are related arranged and levelled.

Die Drehachsen von Planspiegel und Plangitter im Plangittermonochromator sind vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits mit dem Verfahren der DE 10 202 112 0871.8 senkrecht zu der Einfallsrichtung des Röntgenstrahls ausgerichtet.The axes of rotation of the plane mirror and plane grating in the plane grating monochromator are already with the method of the DE 10 202 112 0871.8 oriented perpendicular to the direction of incidence of the X-ray beam.

In der 1 a) (Seitenansicht) und b) (Draufsicht) ist die generelle Anordnung des Plangittermonochromator (in der Figur mit Kammer und Fenstern dargestellt) mit dem Planspiegel (PS) und dem Plangitter (PG) und der Autokollimationspaare (K1-T1, K2-T2) aus jeweils einem Spiegel (K1, K2) und den Theodoliten (T1, T2) gezeigt. Der Plangittermonochromator hat dabei einen Strahlversatz mit einem Sollwert von 32 mm. Das erste Autokollimationspaar (K1-T1) ist zunächst dem Planspiegel (PS) und das zweite Autokollimationspaar (K2-T2) ist zunächst dem Plangitter (PG) angeordnet. Der Strahlengang, welcher von dem Planspiegel (PS) und dem Plangitter bestimmt ist, ist durch einen Pfeil (h*v) mit angezeigt. Die Lotrechte und die Horizontale Orientierung der Theodolite ist ebenfalls, wie auch in den folgenden Figuren zur Orientierung mit angezeigt. In 1a) sind die unterschiedlichen Höhen (H1, H2) auf denen die Autokollimationspaare zu einem einfallenden Strahl (K1-T1) und ausfallenden Strahl (K2-T2) angeordnet sind und die einen Sollwert des Strahlversatz dH = H2 - H1 ergeben, ebenfalls mit angezeigt. In 1b) ist in Draufsicht auf den Monochromator insbesondere die Anordnung der Spiegel (K1, K2) in Bezug auf die Durchsicht durch die Theodolite (T1, T2) ersichtlich. Diese sind im Ausführungsbeispiel beide jeweils auf der linken Seite angeordnet (gleiche Händigkeit) und verdecken weniger als die Hälfte der Apertur der Theodolite (T1, T2).In the 1 a) (side view) and b) (top view) is the general arrangement of the plane grating monochromator (shown in the figure with chamber and windows) with the plane mirror (PS) and the plane grating (PG) and the autocollimation pairs (K1-T1, K2-T2). each with a mirror (K1, K2) and the theodolites (T1, T2). The plane grating monochromator has a beam offset with a nominal value of 32 mm. The first autocollimation pair (K1-T1) is initially arranged in the plane mirror (PS) and the second autocollimation pair (K2-T2) is initially arranged in the plane grating (PG). The beam path, which from the plane mirror (PS) and the plane grid is indicated by an arrow (h*v). The vertical and horizontal orientation of the theodolites is also shown for orientation, as is also the case in the following figures. In 1a) the different heights (H1, H2) at which the autocollimation pairs are arranged to form an incident beam (K1-T1) and an emerging beam (K2-T2) and which result in a target value of the beam offset dH = H2 - H1 are also displayed. In 1b) In a plan view of the monochromator, the arrangement of the mirrors (K1, K2) in relation to the view through the theodolites (T1, T2) can be seen in particular. In the exemplary embodiment, these are both arranged on the left side (same handedness) and cover less than half of the aperture of the theodolites (T1, T2).

Die 2 zeigt Darstellungen eines Autokollimationspaars aus Theodolit (T1) und Spiegel (K1) in a) Seitenansicht; b) Sicht senkrecht auf das Objektiv des Theodolits und den Spiegel mit Maßstab und c) Aufsicht auf das Autokollimationspaar aus Theodolit und Spiegel. Die Anordnung des Spiegels des ersten Autokollimationspaares (K1) in Bezug auf den Theodoliten in der Vertikalen (a), der Horizontalen (c) und die Anordnung des Maßstabes und die Verdeckung der Apertur (b) sind damit aufgezeigt. Mögliche Kippachsen der Theodolite sind zusätzlich zum Lot und zur Horizontalen mit eingezeichnet.The 2 shows representations of an autocollimation pair of theodolite (T1) and mirror (K1) in a) side view; b) Perpendicular view of the objective of the theodolite and the mirror with scale and c) Top view of the autocollimation pair of theodolite and mirror. The arrangement of the mirror of the first autocollimation pair (K1) in relation to the theodolite in the vertical (a), the horizontal (c) and the arrangement of the scale and the covering of the aperture (b) are thus shown. Possible tilting axes of the theodolites are also marked in addition to the perpendicular and the horizontal.

3 bis 5 zeigen jeweils eine Darstellung der Anordnung von Planspiegel (PS), Plangitter (PS) und Autokollimationspaaren (K1-T1, K2-T2) im Schritt c. (3), d. (4) und e. (5) des Verfahrens. Zusätzlich sind hier die Bilder in den Theodoliten (T1, T2), im jeweiligen Schritt, wie diese als Ergebnis nach der erfolgreichen Durchführung der Schritte vorliegen, zu sehen. 3 until 5 each show a representation of the arrangement of plane mirror (PS), plane grating (PS) and autocollimation pairs (K1-T1, K2-T2) in step c. ( 3 ), i.e. ( 4 ) and e. ( 5 ) of the procedure. In addition, the images in the theodolites (T1, T2) in the respective step can be seen here as they are available as a result after successfully completing the steps.

Im Schritt c. (3) wird zwischen den Spiegeln (K1, K2) und den Theodoliten (T1, T2) des jeweils anderen Autokollimationspaares (K1-T1, K2-T2), d.h. der Theodolit (T1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) mit dem Spiegel (K2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2) Autokollimation eingestellt und andersherum, wodurch die Spiegel und die Theodolite des jeweils anderen Autokollimationspaares zueinander in Bezug auf die optischen Achsen parallel ausgerichtet sind. In der Figur sind zur Veranschaulichung der hierfür genutzten Sichtachsen Pfeile mit eingezeichnet. Der Verfahrensschritt gilt als erfolgreich durchgeführt, wenn in beiden Theodoliten (T1, T2) die Kreuze (Kreuz in der Optik des jeweiligen Theodolits und an den Spiegeln gespiegeltes Bild der Kreuze) zusammenfallen, wie in 3 gezeigt.In step c. ( 3 ) is placed between the mirrors (K1, K2) and the theodolites (T1, T2) of the other autocollimation pair (K1-T1, K2-T2), ie the theodolite (T1) of the first autocollimation pair (K1-T1) with the mirror ( K2) of the second autocollimation pair (K2-T2) and vice versa, whereby the mirrors and theodolites of the other autocollimation pair are aligned parallel to one another with respect to the optical axes. Arrows are included in the figure to illustrate the lines of sight used for this purpose. The process step is considered to have been carried out successfully if the crosses (cross in the optics of the respective theodolite and the image of the crosses reflected on the mirrors) in both theodolites (T1, T2) coincide, as in 3 shown.

Im Schritt d. (4) erfolgt anschließend die Justierung des Plangitters (PG). Dazu wird die optische Achse des Theodolits (T1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) mit dem zugehörigen Spiegel (K1) auf das Plangitter (PG) unter einem Winkel V` so ausgerichtet, dass eine Autokollimation möglich ist. Der Winkel V`, im Ausführungsbeispiel von 1,83°, wird von dem Theodolit angezeigt. Es erfolgt dann eine wechselseitige Einstellung, d.h. unter Beachtung des wechselseitigen Einflusses, von Autokollimation (zwischen dem Theodolit (T1) und Spiegel (K1) des ersten Autokollimationspaares und dem Plangitter (PG)) und dem Ausrichten des Plangitters (PG) auf eine vertikal symmetrische Lage im Okular des fokal auf das Plangitter eingestellten Theodolits (T2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2). Die Winkel am Gitter sind dann bestimmt mit α + β = 2 ∗ θ = 180° - 2 ∗ V' und in Reflexion α = β. Der Theodolit (T2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2) ist nun auf den Angelpunkt des Plangitters (PG) ausgerichtet. Der Verfahrensschritt gilt als erfolgreich durchgeführt, wenn in dem Theodolit (T1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) die Kreuze (Kreuz in der Optik des Theodolits und an dem Spiegel gespiegeltes Bild der Kreuze) zusammenfallen und die Abbildung des Plangitters (d.h. der Linien desselben) im Theodolit (T2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2) in der Vertikalen symmetrisch zum Zentrum des Fadenkreuzes erscheint. Der Theodolit (T2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2) ist hierzu auf das Plangitter (PG) mit einer Brennweite S, die dem Abstand |Objektiv-Angelpunkt Plangitter (PG)| entspricht fokussiert.In step d. ( 4 ) the plane grid (PG) is then adjusted. To do this, the optical axis of the theodolite (T1) of the first autocollimation pair (K1-T1) with the associated mirror (K1) is aligned with the plane grating (PG) at an angle V` in such a way that autocollimation is possible. The angle V`, 1.83° in the exemplary embodiment, is indicated by the theodolite. There is then a reciprocal adjustment, i.e. taking into account the reciprocal influence, of autocollimation (between the theodolite (T1) and mirror (K1) of the first autocollimation pair and the plane grating (PG)) and the alignment of the plane grating (PG) to a vertically symmetrical Position in the eyepiece of the theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) that is focally adjusted to the plane grating. The angles at the grating are then determined with α + β = 2 ∗ θ = 180° - 2 ∗ V' and in reflection α = β. The theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) is now aligned with the fulcrum of the plane grating (PG). The process step is considered to have been carried out successfully if the crosses (cross in the optics of the theodolite and the image of the crosses reflected on the mirror) in the theodolite (T1) of the first autocollimation pair (K1-T1) coincide and the image of the plane grating (i.e. the lines same) in the theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) appears vertically symmetrically to the center of the reticle. For this purpose, the theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) is on the plane grating (PG) with a focal length S which corresponds to the distance |objective pivot point plane grating (PG)| corresponds to focused.

Die Anordnung im letzten Schritt e. des Verfahrens ist in 5 gezeigt. Es erfolgt zunächst das Ausrichten der optischen Achse des Theodolits (T1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) zurück auf Nivelliersicht. Der Theodolit (T2) des zweiten Autokollimationspaares (K2-T2) wird auf den Maßstab des Spiegels (K1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) mit einer Brennweite S, die dem Abstand zwischen |Objektiv Theodolit (T2) - Spiegel (K1)| entspricht, fokussiert. Der Planspiegel (PS) wird durch Herstellung von Autokollimation (zwischen dem Theodolit (T1) und Spiegel (K1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) und dem Planspiegel (PS)) und Ausrichten des Planspiegels (PS) justiert und dies unter Beachtung und synchroner Einrichtung des Bildes im zweiten Theodolit (T2), in dem der Maßstab des Spiegels (K1) des ersten Autokollimationspaares einmal direkt abgebildet wird (gestrichelte Linie --- für die Sichtachse) und ein zweites Mal, wenn der Planspiegel (PS) parallel zum Plangitter (PG) und in Autokollimation zum Spiegel (K2) eingerichtet ist, über den Strahlengang im Monochromator (strichpunktierte Linie -·-). Der Istwert des Strahlversatz dH ist dann in der Überlagerung der beiden Abbildungen des Maßstabes in dem Bild des zweiten Theodolits (T2) ablesbar. Die Überlagerung der Bilder ist zur besseren Ansicht schematisch vereinfacht und auch einmal vergrößert dargestellt. Plangitter (PG) und Planspiegel (PS) sind bei Autokollimation zwischen dem Planspiegel (PS) und dem Theodolit (T1) und Spiegel (K1) des ersten Autokollimationspaares (K1-T1) und der beschriebenen, überlagerten Abbildung des Maßstabes im zweiten Theodolit (T2) parallel zueinander angeordnet, was insbesondere dadurch zu überprüfen ist, dass der beobachtete Istwert des Strahlversatzes dH mit dem Sollwert übereinstimmt. Der Istwert des Strahlversatz dH im Strahlengang ist anhand der überlagerten Bilder des Maßstabes abzulesen und beträgt im Ausführungsbeispiel 32 mm und entspricht somit dem Sollwert. Durch die vorab bestimmten Winkel am Plangitter (siehe oben Schritt d.) ergibt sich dann der Winkel am Planspiegel mit $2 * θ = 180 ° - 2 * V' = α + β und α = β in Reflexion .$

The arrangement in the last step e. of the procedure is in 5 shown. First, the optical axis of the theodolite (T1) of the first autocollimation pair (K1-T1) is aligned back to the level view. The theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) is scaled to the mirror (K1) of the first autocollimation pair (K1-T1) with a focal length S that corresponds to the distance between | theodolite objective (T2) - mirror (K1) | corresponds, focused. The plane mirror (PS) is adjusted by making autocollimation (between the theodolite (T1) and mirror (K1) of the first autocollimation pair (K1-T1) and the plane mirror (PS)) and aligning the plane mirror (PS), taking into account and synchronous establishment of the image in the second theodolite (T2), in which the scale of the mirror (K1) of the first autocollimation pair is imaged once directly (dashed line --- for the viewing axis) and a second time when the plane mirror (PS) is parallel to the plane grating (PG) and is set up in autocollimation to the mirror (K2), via the beam path in the monochromator (dash-dotted line - · -). The actual value of the beam offset dH can then be read from the superimposition of the two images of the scale in the image of the second theodolite (T2). The superimposition of the images is schematically simplified for a better view and also once ver shown larger. Plane grating (PG) and plane mirror (PS) are in autocollimation between the plane mirror (PS) and theodolite (T1) and mirror (K1) of the first autocollimation pair (K1-T1) and the described superimposed image of the scale in the second theodolite (T2 ) are arranged parallel to each other, which is to be checked in particular by the fact that the observed actual value of the beam offset dH agrees with the target value. The actual value of the beam offset dH in the beam path can be read from the superimposed images of the scale and is 32 mm in the exemplary embodiment and thus corresponds to the desired value. The angle on the plane mirror then results from the previously determined angle on the plane grid (see step d. above).

2 * θ = 180 ° - 2 * V' = a + β and a = β in reflection .

In 6 ist schematisch eine Ansicht von Bildern beider Theodolite (T1, T2) nebeneinander dargestellt. Diese Ansicht kann mit einer Ausführungsform der Erfindung erreicht werden, in der für beide Theodoliten (T1, T2) Kameras angeordnet sind, die die Bilder der Theodolite (T1, T2) auf einen Bildschirm übertragen, auf dem diese dann in einer Ansicht nebeneinander erscheinen. Dies ermöglicht es dem Fachmann in vorteilhafter Weise, bei wechselseitigen Justierungen bzw. Ausrichtungen, wie z.B. in den Schritten d. und e. des Verfahrens, die Auswirkung der Veränderung eines Parameters, z.B. Ausrichtung des Plangitters (PG), auf einen anderen Parameter, z.B. Drehung des Planspiegels (PS) direkt zu beobachten und entsprechend gegensteuern zu können.In 6 is a schematic view of images of both theodolites (T1, T2) side by side. This view can be achieved with an embodiment of the invention in which cameras are arranged for both theodolites (T1, T2) which transmit the images of the theodolites (T1, T2) onto a screen on which they then appear in a side-by-side view. This advantageously enables the person skilled in the art, in the case of mutual adjustments or alignments, such as, for example, in steps d. and e. of the method, the effect of changing a parameter, eg alignment of the planar grating (PG), on another parameter, eg rotation of the planar mirror (PS) to directly observe and to be able to take appropriate countermeasures.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist mit hoher Präzision (im Winkelbereich weniger Sekunden und örtlich in wenigen zehntel mm) und vereinfacht die Justierung der optischen Elemente (Planspiegel und Plangitter) eines Plangittermonochromators auf Parallelität zueinander vorzunehmen, und durch die Überprüfung eines Strahlversatzes dH im Strahlengang des Plangittermonochromators gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüfbar.With the method according to the invention, the adjustment of the optical elements (plane mirror and plane grating) of a plane grating monochromator to one another can be carried out with high precision (in the angular range of a few seconds and locally in a few tenths of a mm) and in a simplified manner, and by checking a beam offset dH in the beam path of the plane grating monochromator verifiable according to the method according to the invention.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent Literature Cited

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Claims

Method for adjusting the optics of a plane grating monochromator which has at least one rotatable plane grating (PG) and one rotatable plane mirror (PS) and wherein a beam path is defined by plane grating (PG) and plane mirror (PS), at least having the steps: a. Provision of the plane grating monochromator and two autocollimation pairs, each with a second theodolite (T1, T2, abb. Theodolite) with an autocollimation unit and focally adjustable telescope and an autocollimation mirror (K1, K2, abb. Mirror), and a first mirror (K1) with a vertical scale is provided and wherein both mirrors (K1, K2) are arranged facing away from the respectively associated theodolite (T1, T2); b. Alignment of the autocollimation pairs of theodolites (T1, T2) and mirrors (K1, K2) on a given geodetic measuring network, so that one autocollimation pair is arranged in the alignment of an incident beam and another in the alignment of an emerging beam in the beam path and with one autocollimation pair first of the plane mirror (PS) forms a first autocollimation pair (T1, K1) and the other first of the plane grating (PG) forms a second autocollimation pair (T2, K2); c. Arranging the mirrors (K1, K2) so that they overlap the apertures of the associated theodolites (T1, T2) by less than half and both mirrors are in the same half in terms of handedness when looking through both theodolites (T1, T2) are arranged and set autocollimation between a respective theodolite (T1, T2) of an autocollimation pair with a mirror (K1, K2) of the other autocollimation pair; i.e. Adjustment of the plane grating by aligning the optical axis of the theodolite (T1) of the first autocollimation pair to the plane grating (PG) at an angle V' and mutual production of both autocollimation in the theodolite (T1) of the first autocollimation pair and aligning the plane grating (PG) to a Vertically symmetrical position in the eyepiece of the theodolite (T2) of the second autocollimation pair, which is focally adjusted to the plane grating; e. Aligning the optical axis of the theodolite (T1) of the first autocollimation pair to the level sight and focusing the theodolite (T2) of the second autocollimation pair to the scale of the mirror (K1) of the first autocollimation pair and adjusting the plane mirror (PS) by making autocollimation in the theodolite (T1 ) of the first autocollimation pair by aligning the plane mirror (PS) so that an offset in the beam path dH can be read via the offset of images of a directly imaged scale and a scale imaged via the beam path of the mirror (K1) in the theodolite (T2) of the second autocollimation pair.

procedure after claim 1 , characterized in that for each theodolite (T1, T2) a camera is arranged to transmit the images of the theodolite and the images of both theodolites (T1, T2) are transmitted synchronously to a provided screen for imaging there.