DE102022103613B4 - Method for adjusting the optics of a plane grating monochromator - Google Patents
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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 grid monochromator with at least one rotatable plane grid (PG) and a rotatable plane mirror (PS) and associated beam path with at least the steps: a.: Provision of the monochromator and two autocollimation pairs, each of a second theodolite (T1, T2) with autocollimation unit and focally 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 associated theodolite (T1, T2); b.: Alignment of the pairs on a geodetic measurement network and in relation to the beam path; c.: Arrange 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 set 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) with the plane grid (PG) at an angle V' and creation of autocollimation in the first theodolite (T1) and alignment of the plane grid (PG) with a vertically symmetrical position in the focal point second theodolite (T2) set on the plan grid; e.: Leveling the first theodolite (T1) and focusing the second theodolite (T2) on the scale and producing autocollimation in the first theodolite (T1), so that an offset in the beam path i.e. over the offset between one directly and one across the beam path The scale shown can be read in the second theodolite (T2).
Description
Technisches GebietTechnical area
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 plane grating monochromator, such as one used, for example, for X-ray diffraction.
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
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:
Mit einer Wellenlänge λ ist zugleich immer eindeutig eine Energie E gemäß
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.Planar gratings and plane mirrors are usually housed in an evacuable housing with entry and exit windows or gaps 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 planar grating or Plane mirror is rotatable. 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 alignment or adjustment of the plane grid and the plane mirror to each other as well as to the beam and possible other optics in the beam path or target locations as well as the resolution to be achieved, the accuracy (also referred to as correctness) of the angle settings with the one is also crucial for the quality of the monochromatization Total deflection angle 2θ through the mirror or a specific diffraction angle β through the planar grating, for setting a specific wavelength of monochromatization, can be set on the planar grating and on the planar mirror. 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) through calibration. The accuracy is then the degree of agreement between the displayed (read) 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
Eine Kalibrierung der Energie wird üblicherweise mit Referenzproben, z.B. Metallfolien, durchgeführt, wie es z.B. in dem Aufsatz 3 von
Ein weiteres Verfahren zur Kalibrierung eines Plangittermonochromators bezüglich der Energie ist in der
In der
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 precise adjustment, the axes of rotation of the monochromatomator must be aligned exactly perpendicular to the synchrotron beam, the grating must run in the middle of the axis of rotation and at the same time the optical elements (plane mirror and grating) must be positioned exactly parallel to one another.
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 provide an exact alignment of the plane mirror and plane grid so that they are parallel to each other and to the axes of rotation of the monochromator in a method for adjusting the optics (plane mirror and plane grid) of a plane grid monochromator, as well as the possibility of checking.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs eins gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task is solved by the features of claim one. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.
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
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 plan grating monochromator according to the invention with a rotatable plan mirror and a rotatable plan grating, each of which is provided with an axis of rotation for rotation. The plane grating monochromator can be arranged in an evacuable chamber, which is equipped with at least windows for the beam input and output. Furthermore, a first and a second autocollimation pair, each formed from a second theodolite (hereinafter abbreviated as theodolite) with an autocollimation unit and a focally adjustable telescope and from a horizontally adjustable autocollimation mirror (hereinafter abbreviated as mirror), are provided. The mirror of the first autocollimation pair is provided with a vertical scale on the reflecting side. The scale is arranged in relation to the theodolite of the first autocollimation pair on the side facing away from the theodolite, so that it can be observed from the theodolite of the second autocollimation pair, ie lies in a direct line of sight to this theodolite. Both mirrors are therefore 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 reflective 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 on a predetermined geodetic measurement network, so that a first autocollimation pair is arranged in the alignment of an incident beam and the second in the alignment of an emitted beam in the beam path. The geodetic measuring network is predetermined in the room in which the plane grid monochromator is set up and is clearly determined by the direction of incidence of an X-ray from a fixed source. The second autocollimation pair of theodolite and mirror, which is to be arranged in the alignment of a beam emerging from the monochromator, is arranged in accordance with a target value for the beam offset dH to the incident beam, which is predetermined by the design of the monochromator, in the plane of the beam path (in the monochromator). The beam offset is based on the perpendicular to the incident beam and is determined by the arrangement of the rotation axes and thus by the design of the plane grating monochromator (see also essay 2). The autocollimation pair, which is initially arranged on the plane mirror, is referred to as the first autocollimation pair and the other, initially on the plane grid, as the second autocollimation pair. This does not indicate the preferred direction of incidence of an X-ray. Plan grating monochromators according to the invention can be used both with the incidence of an X-ray on the plane mirror and on the plan 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.Subsequently, in a third step (c.), 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 when viewed through 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 the theodolites of the other autocollimation pair, whereby the mirrors and theodolites of the other autocollimation pair are aligned parallel to one another with respect 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 whose diameter is at least twice as large as a maximum beam offset i.e. in the process. This ensures that the opposite mirror can be observed with both theodolites through the spatial offset between the plane mirror and the plane grid, 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.The plan grid is then adjusted (step d.). For this purpose, the optical axis of the theodolite of the first autocollimation pair with the associated mirror is aligned with the plane grid at an angle V`. There is then a reciprocal adjustment, i.e. taking into account the mutual influence of autocollimation (between the theodolite and mirror of the first autocollimation pair and the plan grating) and the alignment of the plan grating to a vertically symmetrical position in the eyepiece of the theodolite of the second, which is focally adjusted to the plan grating Autocollimation pair. The angles on the grid 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 pivot point of the plan 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 leveling 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 created by producing autocollimation (between the theodolite and mirror of the first autocollimation pair res and the plane mirror) adjusted by aligning the plane mirror and this while taking into account and synchronously setting up the image in the second theodolite, in which the scale of the mirror of the first autocollimation pair is directly imaged once and a second time when the plane mirror is set up parallel to the plane grid 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 in the superimposition of the two images of the scale - in the image of the second theodolite. During autocollimation, the plane grid 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 described, superimposed image of the scale in the second theodolite when the actual value of the beam offset corresponds to the setpoint. The predetermined angle on the plane grid (see step d. above) then results in the angle on the plane mirror with 2 * θ = α + β and α = β in reflection.
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 is arranged for each theodolite to transmit the images of the theodolite. The images of both theodolites are synchronously transferred to a provided screen for display throughout the entire process. 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 involved in 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 verified in particular by checking the beam offset. Only precise alignment ensures maximum performance for the entire spectral range of the monochromator (see Paper 2).
AusführungsbeispielExample embodiment
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:
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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.
-
1 : Schematic representation of a section through a plan grating monochromator (prior art) according to claim 1 with second theodolites provided for carrying out the method with autocollimation optics and telescope as well as associated autocollimation mirrors in a) side and b) top view. -
2 : Representation of an autocollimation pair consisting of theodolite and mirror in a) side view; b) View vertically onto the lens of the theodolite and the mirror with scale and c) View onto the autocollimation pair of theodolite and mirror. -
3 : Representation of the arrangement of plane mirror, plane grid and autocollimation pairs in step c. of the method according to the invention. -
4 : Representation of the arrangement of plane mirrors, plane grids and autocollimation pairs in step d. of the method according to the invention. -
5 : Representation of the arrangement of plane mirror, plane grid 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
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.Angle decoders for reading an existing 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 is shown (h*v →). The flat grid has a groove density of N = 1200 l/mm. In the exemplary embodiment, the plane grid 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 (hereinafter abbreviated as theodolite(s)) with autocollimation optics and focally adjustable telescope have a large aperture, such as a Leica TM6100A from Leica® Geosystems. Rectangular plane mirrors with high quality that satisfy autocollimation are provided as autocollimation mirrors (hereinafter abbreviated as mirror(s)). On the reflective side of one of the mirrors there is a mm scale made of sheet steel, applied by gluing or directly using a laser process, which only partially covers the mirror so that it can still be used in its reflective 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 plane grid monochromator is arranged, a measuring network is provided in the form of measuring points, which is absolutely related to an X-ray incident from the fixed synchrotron radiation source and to which the autocollimation pairs (K1-T1, K2-T2) on the plane grid monochromator are related arranged and leveled.
Die Drehachsen von Planspiegel und Plangitter im Plangittermonochromator sind vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits mit dem Verfahren der
In der
Die
Im Schritt c. (
Im Schritt d. (
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. (
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 pivot point of the plane grid (PG). The method step is considered to have been carried out successfully when 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 plan grid (ie the lines). same) in the theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) appears vertically symmetrical to the center of the crosshairs. For this purpose, the theodolite (T2) of the second autocollimation pair (K2-T2) is on the plane grid (PG) with a focal length S, which is the distance |lens pivot point plane grid (PG)| corresponds to focused.
Die Anordnung im letzten Schritt e. des Verfahrens ist in
In
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 grid) of a plane grid monochromator for parallelism 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, i.e. in the beam path of the plane grid monochromator can be checked according to the method according to the invention.
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