JPH0371024A - Monochromator - Google Patents

Monochromator

Info

Publication number
JPH0371024A
JPH0371024A JP20677589A JP20677589A JPH0371024A JP H0371024 A JPH0371024 A JP H0371024A JP 20677589 A JP20677589 A JP 20677589A JP 20677589 A JP20677589 A JP 20677589A JP H0371024 A JPH0371024 A JP H0371024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
slit
mirror
center
virtual image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20677589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Ito
昌昭 伊東
Tatsuo Harada
原田 達男
Toshiaki Kita
敏昭 喜多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP20677589A priority Critical patent/JPH0371024A/en
Publication of JPH0371024A publication Critical patent/JPH0371024A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To compensate the spherical aberration of a diffraction grating and to increase the resolution more by making a wavelength scan through the rotation of a concave mirror, whose position and shape are so determined that monochromatic luminous flux diverged from a virtual image is converged on a projection slit, and the diffraction grating. CONSTITUTION:The diffraction grating 2 is rotatable around an axis of rotation containing a center grating groove at an optional angle and the relative position relation among an incidence slit 1, the grating center, the concave mirror 3, and the projection slit 4 is fixed. Then white luminous flux 6 diverged from the slit 1 forms the virtual image 8 of the slit 1 for optional monochromatic light at a fixed position on an arc 7 whose radius is equal to the distance be tween the center of the diffraction grating and slit 1. Then the monochromatic light 9 diverged from the virtual image 8 is converged on the slit by the concave mirror 3. Further, the wavelength scan is made through the rotation of the grating 2. Thus, the spherical aberration of the grating 2 is compensated to improve the resolution more.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、白色光から任意の単色光を取り出すモノクロ
メータに係り、特に軟X線領域(波長約0.5〜30n
m )に適した平面回折格子モノク(3) ロメータに関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a monochromator that extracts arbitrary monochromatic light from white light, and particularly in the soft X-ray region (wavelength of about 0.5 to 30 nm).
Regarding the planar diffraction grating monoc(3) m) suitable for m).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

軟X線領域では、すべての物質は屈枡率が上に極めて近
くまた軟X線を吸収するので、レンズなどのhI折型光
学素子や直入射(光を反射面にほぼ垂直に入射させる)
の反射型光学素子は利用できない。そこで、軟X線用モ
ノクロメータでは反射型回折格子          
  や反射鏡が斜入射(光を反射内にすれすれに入射さ
せる)で使用される。この場合でも反射率が小さいので
、高いスループットを得るためには、反射面の数をでき
るだけ低減することが重要である。また、軟X線用モノ
クロメータでは、空気による軟Xiの吸収を避けるため
に、光学系を真空中に配置する必要があるので、波長走
査機構が簡易であることが望ましい。
In the soft X-ray region, all materials have a refractive index very close to the upper limit and absorb soft X-rays, so it is difficult to use hI-folding optical elements such as lenses or direct incidence (light is incident almost perpendicularly to the reflecting surface).
reflective optical elements cannot be used. Therefore, in soft X-ray monochromators, reflection-type diffraction gratings are used.
and reflectors are used with oblique incidence (light just barely enters the reflection). Even in this case, the reflectance is small, so in order to obtain high throughput, it is important to reduce the number of reflective surfaces as much as possible. Furthermore, in a soft X-ray monochromator, the optical system must be placed in a vacuum to avoid absorption of soft Xi by air, so it is desirable that the wavelength scanning mechanism be simple.

従来、反射面の数が少なく分解能が比較的高いモノクロ
メータは、ニュークリア インスツルメンツ アンド 
メソツズ A246 (,1986年)297〜302
頁(Nucl、]、nstrum、and Metho
ds。
Traditionally, monochromators with a small number of reflective surfaces and relatively high resolution have been manufactured by Nuclear Instruments and
Metoz A246 (, 1986) 297-302
Page (Nucl, ], nstrum, and Metho
ds.

(4) A246 (1986) pp、 297〜302)に
記載されている。第2図は従来のモノクロメータの光学
系を分散曲内で示したものである。光学系は、入射スリ
ット21、平面回折格子(以下、回折格子と呼ぶ〉22
、回転楕円面鏡(回転楕円面とは、槽内をその二焦点を
通る軸のまわりに回転して得られる面である。以下、楕
円面鏡と呼ぶ)23、及び出射スリット24から構成さ
れる。この回折格子は、ホログラフィ技術を用いて不等
間隔曲線状の格子溝が配列されている。回折格子は中心
格子溝を含む回転4i11125のまわりに回転可能で
あり、入射スリット、回折格子中心、楕円面鏡、及び出
射スリットの相対的位置関係は固定である。
(4) A246 (1986) pp, 297-302). FIG. 2 shows the optical system of a conventional monochromator within a dispersion curve. The optical system includes an entrance slit 21, a plane diffraction grating (hereinafter referred to as a diffraction grating) 22
, a spheroidal mirror (an ellipsoidal surface is a surface obtained by rotating the interior of a tank around an axis passing through its bifocal points; hereinafter referred to as an ellipsoidal mirror) 23, and an exit slit 24. Ru. This diffraction grating has curved grating grooves arranged at irregular intervals using holography technology. The diffraction grating is rotatable around the rotation 4i11125 including the central grating groove, and the relative positional relationship among the entrance slit, the center of the diffraction grating, the ellipsoidal mirror, and the exit slit is fixed.

入射スリットから発散する白色光束26は回折格子で反
射回折され、任意単色光の虚像(入射スリットの虚像)
27が固定位置に結像する。この虚像は分散方向及びこ
れに直角な方向ともに収差が小さい(スティグマティッ
クである)。一方、楕円面鏡の一焦点と他の焦点は、そ
れぞれ*像と8散する単色光束28は楕トワ面鏡により
収束され、出射スリット上にスティグマティックな像が
結像する。このようなスティグマティックな結像機能は
、出射スリットから発散する単色光束を微小スポットに
収束する用途(軟X線顕微鏡や軟X線マイクロプローブ
など)では、極めて有用である。
The white light beam 26 diverging from the entrance slit is reflected and diffracted by the diffraction grating, creating a virtual image of arbitrary monochromatic light (virtual image of the entrance slit)
27 is imaged at a fixed position. This virtual image has small aberrations in both the dispersion direction and the direction perpendicular thereto (stigmatic). On the other hand, one focal point and the other focal points of the ellipsoidal mirror are *images, respectively, and the eight scattered monochromatic light beams 28 are converged by the ellipsoidal mirror, and a stigmatic image is formed on the exit slit. Such a stigmatic imaging function is extremely useful in applications (such as soft X-ray microscopes and soft X-ray microprobes) in which monochromatic light beams diverging from an exit slit are focused on a minute spot.

また、このモノクロメータは、回折格子を回転するだけ
の簡単な機構により、波長走査が1■能という利点があ
る。
Furthermore, this monochromator has the advantage of being capable of one-wavelength scanning using a simple mechanism that only rotates the diffraction grating.

なお、この型式のモノクロメータに関して、フランス特
許(特許番号2585468 )が登録されている。
Note that a French patent (patent number 2585468) has been registered regarding this type of monochromator.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のモノクロメータで使用されるホログラフィック回
折格子は、格子溝配列の自由度に制限があるため、結像
位置においてデフォーカスとコマ収差は補正されている
が、球面゛収差は全く補正されていない。このため、出
射スリブ1−上の像に分散方向の収差が残存し、これが
分鮮能を制約する一つの原因となっている。
Holographic diffraction gratings used in conventional monochromators have limited degrees of freedom in grating groove arrangement, so defocus and coma are corrected at the imaging position, but spherical aberration is not corrected at all. do not have. Therefore, aberrations in the dispersion direction remain in the image on the exit sleeve 1-, and this is one of the causes of limiting the sharpness resolution.

(6) 不発1すJの目的は、従来のモノクロメータの問題点で
ある回折格子の球面収差を補正し、分解能がさらに商い
モノクロメータを提供することにある。
(6) The purpose of the misfire is to correct the spherical aberration of the diffraction grating, which is a problem with conventional monochromators, and to provide a monochromator with higher resolution.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するために1本発明では、不等間隔直
線状の格子溝を配列し、溝間隔σ0の中心格子溝を原点
とし、bz、ba、baを定数とし、格子溝と直角方向
の位置Wにおける溝の番号をnとするとき、n=(w+
b2w2+baw8+b4w’)/σ0なる関係を与え
、結像位置においてデフォーカス、コマ収差、及び球面
収差を補正した平向回折格子を使用するものであり、入
射スリツ1へと前記平向回折格子と凹匍鏡と出射スリッ
ト及び前記回折格子をその中心格子溝を含む回転軸のま
わりに任意角度回転する機構を設け、前記入射スリット
と前記回折格子中心と前記凹面鏡及び前記出射スリット
の相対的位置関係を固定したまま前記回折格子を回転し
、前記入射スリットから発散する白色光束中の任意単色
光成分を前記回折格子で反射回折し、前記回折格子中心
を中心とし前記間(7) 折格子中心と前記入射スリットとの距離を半径とする円
上の固定位置に前記任意単色光の虚像を実質的に無収差
結像し、前記虚像から発散する単色光束を前記凹面鏡で
前記出射スリットに収束し、前記出射スリットから任意
単色光を取り出すようにモノクロメータを構J戊したも
のである。
In order to achieve the above object, 1 the present invention arranges linear lattice grooves at irregular intervals, takes the central lattice groove with a groove interval σ0 as the origin, sets bz, ba, and ba as constants, and When the groove number at position W is n, n=(w+
b2w2+baw8+b4w')/σ0, and uses a flat diffraction grating with defocus, comatic aberration, and spherical aberration corrected at the imaging position. A mechanism is provided to rotate the mirror, the exit slit, and the diffraction grating at an arbitrary angle around a rotation axis including the central grating groove, and the relative positional relationship between the entrance slit, the center of the diffraction grating, the concave mirror, and the exit slit is fixed. (7) The diffraction grating is rotated while holding the position, and any monochromatic light component in the white light flux diverging from the incident slit is reflected and diffracted by the diffraction grating. A virtual image of the arbitrary monochromatic light is formed substantially without aberration at a fixed position on a circle whose radius is the distance from the slit, and the monochromatic light beam diverging from the virtual image is converged to the exit slit by the concave mirror, and the light is emitted from the slit. This is a monochromator configured to extract arbitrary monochromatic light from a slit.

〔作用〕[Effect]

第1図は、本発明のモノクロメータ光学系を分散面内で
示したものであり、光学系の原理は基本的には公知例と
同一である。光学系は、入射スリットゴー1不等間隔直
線状の格子溝が配列されたSJI而回面格子     
       2、凹面鏡3、及び出射スリット4から
構成される。回折格子は中心格子溝を含む回転軸5のま
わりに任意角度の回転が可能であり、入射スリット、回
折格子中心、凹面鏡、及び出射スリットの相対的位置関
係は固定である。入射スリットから発散する白色光束6
は回折格子で反射回折され、lpl折格子中心を中心と
し回折格子中心と入射スリン1−との距離を半径とする
+34 ’7上の固定位置に任意単色光のス(8) ティグマチイックな虚像(入射スリットの虚像)8が結
像する。なお、この虚像の分散方向の収差は、公知例よ
りもさらに小さい。虚像から発散する単色光束9は、凹
面鏡により出射スリットに収束される。波長走査は、回
折格子の回転により行う。
FIG. 1 shows the monochromator optical system of the present invention in the dispersion plane, and the principle of the optical system is basically the same as that of the known example. The optical system is an SJI diagonal grating in which linear grating grooves are arranged at irregular intervals.
2, a concave mirror 3, and an exit slit 4. The diffraction grating can be rotated by any angle around the rotation axis 5 including the central grating groove, and the relative positional relationship among the entrance slit, the center of the diffraction grating, the concave mirror, and the exit slit is fixed. White light flux 6 diverging from the entrance slit
is reflected and diffracted by the diffraction grating, and an arbitrary monochromatic light beam (8) is placed at a fixed position on +34'7 with the center of the lpl grating as the center and the radius of the distance between the center of the diffraction grating and the incident sulin 1-. A virtual image (virtual image of the entrance slit) 8 is formed. Note that the aberration in the dispersion direction of this virtual image is even smaller than that of the known example. A monochromatic light beam 9 diverging from the virtual image is converged onto an exit slit by a concave mirror. Wavelength scanning is performed by rotating the diffraction grating.

次に、本発明のモノクロメータにおいて、回折格子によ
り任意波長で収差が極めて小さい虚像が固定位置に結像
することを説明する。
Next, it will be explained that in the monochromator of the present invention, a virtual image with extremely small aberration is formed at a fixed position at any wavelength by the diffraction grating.

まず、不等間隔直線溝平面回折格子に関する一般的な結
像理論を述べる。第3図において、平面回折格子の中心
を原点Oとし、回折格子の法線をX軸にとり、格子溝と
垂直にy軸、平行にX軸をとる。以下、点光源Aと像点
Bがxy平面にある場合を考察する。波長λの光線が原
点からn番目の格子溝上の任意の点P (0,w、u)
で反射回折されるとき、光路関数Fは、 F= (AP) +(PB) +nmλ   =(1)
で表される。ここで、(AP)と(II’ B )はそ
れぞれ点Aと点Bから点Pまでの距離(符号を含む)(
9) であり、点Aが虚光源のときくA、P><Oとし、点B
が虚像のとき(PB)<Oとする。また、mは回折次数
であり、主光線(点Oに入射し反射ILIJ折される光
、iりの0次回折光(正反射光)を境界としてxy平面
を二つに分割するとき、口折光線と入射光線が同一領域
にある場合、m、 > Oとする。
First, a general imaging theory regarding planar diffraction gratings with non-uniformly spaced straight grooves will be described. In FIG. 3, the center of the planar diffraction grating is the origin O, the normal to the diffraction grating is the X-axis, the y-axis is perpendicular to the grating grooves, and the X-axis is parallel to them. Below, we will consider the case where point light source A and image point B are on the xy plane. A ray of wavelength λ is located at an arbitrary point P (0, w, u) on the n-th grating groove from the origin.
When reflected and diffracted at
It is expressed as Here, (AP) and (II' B ) are the distances (including signs) from points A and B to point P, respectively (
9), and point A is an imaginary light source, A, P><O, and point B
When is a virtual image, (PB)<O. In addition, m is the diffraction order. If the ray and the incident ray are in the same region, let m, > O.

さらに、清番号nは、 n=(w十b2w”+baw8+ b4w’)/ σo
  (2)なる関数で与えらるものとする。ここで、σ
0は中心格子溝における溝間隔であり、bz、 b8゜
b4は格子溝配列を定める係数である。さて、幾何学的
関係から< A、 P >と(P ):3 )は、(A
P)”=r12+w2+u2−2wrzsinα−(3
)(PB)2=r2”+w2+u2−2wrzsinβ
  −=(4)で表される。ここで、rtどr2はそれ
ぞれ点Aと点Bから点Oまでの距離(符号を含む)であ
る。
Furthermore, the clear number n is n=(w+b2w"+baw8+b4w')/σo
(2) is given by the function. Here, σ
0 is the groove spacing in the central lattice groove, and bz, b8° and b4 are coefficients that determine the lattice groove arrangement. Now, from the geometrical relationship, <A, P> and (P):3) become (A
P)”=r12+w2+u2-2wrzsinα-(3
)(PB)2=r2”+w2+u2-2wrzsinβ
−=(4). Here, rt and r2 are the distances (including signs) from points A and B to point O, respectively.

また、αとβはそれぞれ主光線の入射角とtill 力
i’角であり、常にα≧Oとし、口折光線がy > O
の領域にあるときβ〉Oとする。式(1)〜(4)を用
いて、光路関数をWとUの草級数に展開すると、(]0
) F =  r 1+  rx+ w Fzo+ w2F
xo+ u ”)’o2の箒指数に対応する) は、 で表される。具体的な数式は次のとおりである。
Also, α and β are the incident angle and till force i' angle of the chief ray, respectively, and α≧O, and the refracted ray is y>O.
When it is in the region, β>O. Expanding the optical path function into a grass series of W and U using equations (1) to (4), we get (]0
) F = r 1 + rx + w Fzo + w2F
xo+u'')'corresponding to the Houki index of o2) is expressed as follows.The specific formula is as follows.

Czo=−6,inα−5inβ        −=
 (7)Mxo = b 2            
       ・・・(J4)Mox=O・・・(15
) Mso=4tz+                 
   ・・・(16)Mxx=O・・・(■7) M40=b4                   
 ・・・(18)さて、光路関数は次のような物理的意
味がある。
Czo=-6, inα-5inβ −=
(7) Mxo = b2
...(J4)Mox=O...(15
) Mso=4tz+
...(16) Mxx=O...(■7) M40=b4
...(18) Now, the optical path function has the following physical meaning.

まず、Fzoは主光線の入射角と回折角の関係を定める
ものであり、常にOと考えてよい。また、Fzoはデフ
ォーカス、Fozは非点収差、F2Oはコマ収差、F1
aは球面収差に関係する。回折格子の分散方向及びこれ
に直角な方向の収差は、フェルマー(Fermat)の
原理により、それぞれ式(19)と(20)を満たすと
きOとなる。
First, Fzo determines the relationship between the angle of incidence of the chief ray and the angle of diffraction, and can always be considered as O. In addition, Fzo is defocus, Foz is astigmatism, F2O is coma, and F1
a is related to spherical aberration. The aberration in the dispersion direction of the diffraction grating and in the direction perpendicular thereto becomes O when formulas (19) and (20) are satisfied, respectively, according to Fermat's principle.

W M10= エ (11) ・・・(13) U したがって、式(5)、 (19)、 (20)から明
らかなように、F1□=Oのとき対応する収差はOとな
る。1以上の回折格子の結像理論は公知である。
W M10=E(11)...(13) U Therefore, as is clear from equations (5), (19), and (20), when F1□=O, the corresponding aberration is O. The theory of imaging one or more diffraction gratings is known.

(12) 本発明は、格子溝間隔が式(2)で与えられる不等間隔
直線溝平面回折格子を使用し、1Fzol。
(12) The present invention uses a planar diffraction grating with unevenly spaced linear grooves whose grating groove spacing is given by equation (2), and is 1 Fzol.

l Faol 、  I Faolが十分小さく、また
Fax=0となることを利用するものである。本発明の
モノクロメータでは、前述のように点光源と像点(虚像
)は回折格子中心から等距離(一定)にあり、入射光線
と回折光線のなす角(偏角と呼ぶ)は−定である。そこ
で、回折格子中心から点光源までの距離をrとし、偏角
を2にとすると、次式の関係がある。
This takes advantage of the fact that l Faol and I Faol are sufficiently small and Fax=0. In the monochromator of the present invention, as mentioned above, the point light source and the image point (virtual image) are equidistant (constant) from the center of the diffraction grating, and the angle between the incident ray and the diffracted ray (called the declination angle) is -constant. be. Therefore, if the distance from the center of the diffraction grating to the point light source is r, and the angle of deviation is 2, then the following equation holds.

r工=r              ・・・(21)
rx=−r              ・・・(22
)α=θ十K            ・・・(23)
β=θ−K            ・・・(24)こ
こで、θは偏角の二等分線OMがX軸となす角(直線O
Mから測った回折格子法線の回転角)であり、直線OM
がy > Oの領域にあるとき0〉Oとする。式(21
)〜(24)を式(8) 、 (10)、 (12)に
代入し、A=sinθ、B=coSθ、C=sinK、
D=cos Kとおくと、 C2o=”−−AB CD ・・(25) ・・・(26) 2AB8C8D)               ・・
(27)となる。特に、1θ1が十分小さい場合(例え
ばθ1〈5°)、式(25)〜(27)は近似的に、C
xo”; −−A CD ・・・(28) ・・・(30) となる。一方、回折格子の基本式(F’to=0)と式
(23)、 (24)より、 =2AD (13) (14) である。したがって、式(6)とく28)〜(31)か
ら明らかなように、格子溝配列を定める係数を、bz=
− ・・(32) r2 r8 で与えるならば、1mが十分小さい範囲の任意波長で、
lzo去0 、 Fso”= O、Fao’q Oとな
る。
r engineering=r...(21)
rx=-r...(22
)α=θ1K...(23)
β=θ−K (24) Here, θ is the angle between the bisector OM of the declination angle and the X axis (the straight line O
rotation angle of the diffraction grating normal measured from M), and the straight line OM
When is in the region y>O, let 0>O. Formula (21
) to (24) into equations (8), (10), and (12), A=sinθ, B=coSθ, C=sinK,
If we set D=cos K, C2o=”--AB CD...(25)...(26) 2AB8C8D)...
(27). In particular, when 1θ1 is sufficiently small (for example, θ1<5°), equations (25) to (27) can approximately be expressed as C
xo''; --A CD ... (28) ... (30) On the other hand, from the basic formula of the diffraction grating (F'to=0) and formulas (23) and (24), =2AD ( 13) (14) Therefore, as is clear from equations (6) and especially 28) to (31), the coefficient that determines the lattice groove arrangement is expressed as bz=
- (32) If given by r2 r8, then at any wavelength within a sufficiently small range of 1 m,
lzo = 0, Fso'' = O, Fao'q O.

また、rl:  C2であるから、式(6)、 (9)
、(15)から明らかなように、常にFO2=Oである
。これらは、虚像の収差が分散方向とこれに直角な方向
ともに極めて小さいことを意味する。なお、虚像の倍率
は分散方向とこれに直角な方向について、それぞれco
sα/cosβと1−で表される。
Also, since rl: C2, formulas (6), (9)
, (15), FO2=O always. These mean that the aberration of the virtual image is extremely small both in the dispersion direction and in the direction perpendicular thereto. Note that the magnification of the virtual image is co
It is represented by sα/cosβ and 1-.

以上説明したように、本発明のモノクロメータでは、1
θ1が十分小さい範囲の任意波長で、デフォーカス、コ
マ収差及び球面収差が補正されたが回折格子により結像
する。一方、公知例のモノクロメータでは、回折格子に
よる虚像に球向収kが残存する。したがって、本発明の
モノクロメータの方が、高い分解能が得られることは明
らかである。
As explained above, the monochromator of the present invention has 1
Defocus, coma aberration, and spherical aberration are corrected at any wavelength within a sufficiently small range θ1, and the image is formed by the diffraction grating. On the other hand, in the known monochromator, the spherical convergence k remains in the virtual image formed by the diffraction grating. Therefore, it is clear that the monochromator of the present invention provides higher resolution.

さて、虚像から発散する単色光束を出射スリットに収束
する凹面鏡としては、球向鏡、1〜ロイダル面鏡、廿爺
楕1’(TM鏡などから使用目的に応じて選択すればよ
い。特に、珊七楕円血鏡?−再袖りヲ±9←ぶ+を使用
し、その−焦点と他の焦点をそれぞれ虚像と出射スリッ
トの位置に一致させるならば、出射スリット上でスティ
グマティックな像を結像することが可能である。
Now, the concave mirror that converges the monochromatic light beam diverging from the virtual image onto the exit slit may be selected from among a spherical mirror, a 1~loidal mirror, a 1' (TM) mirror, etc. depending on the purpose of use.In particular, If we use the 7th elliptical hemoscope - again and the other focal points coincide with the positions of the virtual image and the exit slit, we can create a stigmatic image on the exit slit. It is possible to form an image.

なお、単独の楕円面鏡を使用する場合、虚像が棚円血の
焦点から離れるほど楕円ifllMの収差が増大する。
Note that when a single ellipsoidal mirror is used, the aberration of the ellipse ifllM increases as the virtual image moves away from the focal point of the shelf blood.

したがって、入射スリットが大きくかつ出射スリツ1〜
上てステイクマチイックな像が必要な場合、反射向の数
は増加するが、楕1’J rf+i鏡より収差の小さい
凹面鏡系を使用し、虚像から発散する単色光束を複数の
凹面鏡で順次反射して出射ス(16) リットに収束してもよい。この目的には1例えばウオル
ター(lIlolter)型の凹面鏡系が適している。
Therefore, the entrance slit is large and the exit slit is 1~
If a vertically oriented and consistent image is required, the number of reflection directions increases, but a concave mirror system with smaller aberrations than the elliptical 1'J rf+i mirror is used, and the monochromatic light beam diverging from the virtual image is sequentially reflected by multiple concave mirrors. The output light may be converged on the exit slit (16). A concave mirror system, for example of the Walter type, is suitable for this purpose.

ところで1本発明のモノクロメータでは偏角がλ2 一定であるため、波長の上限λ江は、式(23) 、 
(24) 。
By the way, in the monochromator of the present invention, since the declination angle is constant λ2, the upper limit of the wavelength λ is expressed by equation (23),
(24).

(31)にα≦90°、1β1≦90”の条件を適用し
て。
Applying the conditions α≦90° and 1β1≦90” to (31).

鏡を置換するだけで、波長領域を拡張することができる
。すなわち、Kが十分大きい場合(例えばK〉75°)
、式(32)〜(34)は近似的に、b2ま−・(36
) − で与えられる。一方、軟X線細塊で晶い反射率を得るた
めには、偏角を十分大きくする必要がある。
The wavelength range can be expanded simply by replacing the mirror. That is, if K is sufficiently large (for example, K>75°)
, Equations (32) to (34) are approximately expressed as b2 ma-・(36
) − is given. On the other hand, in order to obtain a crystalline reflectance with a soft X-ray blob, it is necessary to make the deflection angle sufficiently large.

この場合、式(35)から明らかなように波長領域が狭
くなる。また、前述のように、回折格子の結像機能は、
1θ1が十分小さい範囲でのみ良好である。
In this case, as is clear from equation (35), the wavelength range becomes narrower. In addition, as mentioned above, the imaging function of the diffraction grating is
It is good only in a range where 1θ1 is sufficiently small.

以上の理由により、本発明のモノクロメータにおける波
長佃域の上限とr限との比は、実用的には3〜4程度に
限定される。これは、公知例のモノクロメータも同様で
ある。
For the above reasons, the ratio between the upper limit of the wavelength range and the r limit in the monochromator of the present invention is practically limited to about 3 to 4. This also applies to known monochromators.

しかし、回折格子の偏角が十分大きい場合、第4図(図
中において第1図と同一の符号は同一部分を表す)に示
すように、回折格子の偏角と四rfa(17) となる。このように、収差補正のための格子溝配列は、
入射スリットと回折格子中心との距離で定まり、偏角に
ほとんど依存しない。したがって、任意の十分大きい偏
角で、収差の極めて小さい虚像が、回折格子中心を中心
とし、入射スリッ1〜と回折格子中心との距離を半径と
する1」」弧7に結像する。そこで、回折格子を2の位
置から2′の位置まで回転し、所要の単色光の虚像(入
射スリットの虚像)8′を別の固定位置に結像させる。
However, if the polarization angle of the diffraction grating is sufficiently large, as shown in Figure 4 (in the figure, the same symbols as in Figure 1 represent the same parts), the polarization angle of the diffraction grating and 4 rfa (17) will be obtained. . In this way, the grating groove arrangement for aberration correction is
It is determined by the distance between the entrance slit and the center of the diffraction grating, and is almost independent of the declination angle. Therefore, at any sufficiently large deflection angle, a virtual image with extremely small aberrations is formed in an arc 7 of 1'' centered on the center of the diffraction grating and having a radius equal to the distance between the incident slit 1 and the center of the diffraction grating. Therefore, the diffraction grating is rotated from position 2 to position 2', and a virtual image of the desired monochromatic light (virtual image of the entrance slit) 8' is formed at another fixed position.

また、この虚像から発散する単色光束9′を出射スリッ
トに収束するように別の凹面鏡3′を配置す(18) る。このとき、出射スリットに収束される単色光束の波
長は式(31)で定まるので、Kを変えることによりモ
ノクロメータ2の波長領域が拡張される。
Further, another concave mirror 3' is arranged so as to converge the monochromatic light beam 9' diverging from this virtual image onto the exit slit (18). At this time, since the wavelength of the monochromatic light beam converged on the output slit is determined by equation (31), the wavelength range of the monochromator 2 is expanded by changing K.

なお、回折格子の偏角を適宜選択して波長領域を拡張す
る方法は、等間隔直線溝の平曲(ロ)折格子を使用する
モノクロメータ(例えば、M、R,lloweils:
 Nucl、Instrum、and Methods
、 177 (1980)pp、127〜139)では
公知である。しかし、これらのモノクロメータでは、口
折格子の結像機能を利用していない。(平行光束が回折
格子に入射し、平行光束が反射回折される。)本発明は
、不等間隔直線溝平曲回折格子の結像機能が偏角にほと
んど依存しないことに着目したものであり、従来とは質
的に異なるものである。
The method of expanding the wavelength range by appropriately selecting the polarization angle of the diffraction grating is to use a monochromator (for example, M, R, Loweils:
Nucl, Instrument, and Methods
, 177 (1980) pp. 127-139). However, these monochromators do not utilize the imaging function of the aperture grating. (The parallel light beam is incident on the diffraction grating, and the parallel light beam is reflected and diffracted.) The present invention focuses on the fact that the imaging function of a flat curved diffraction grating with unevenly spaced straight grooves is almost independent of the polarization angle. , which is qualitatively different from the conventional method.

なお、以上の説明は軟X線領域を対象としたが、本発明
は基本的には真空紫外、紫外、及び可視領域にも適用で
きることは云うまでもない。
Although the above description has been directed to the soft X-ray region, it goes without saying that the present invention is basically applicable to vacuum ultraviolet, ultraviolet, and visible regions.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の第1の実施例として、レーザプラズマX線用途
に適したモノクロメータについて説明す(19) る。本実施例では、光源(大きさ数μm)を入射スリッ
トとして扱い、光源と回折格子中心との距離rを400
mnとする。また、回折格子中心での格子溝間隔σ0を
1/600nn+、l!!l析格子の偏角2Kを168
″とし、波長領域55−15nを走査するものとする。
As a first embodiment of the present invention, a monochromator suitable for laser plasma X-ray applications will be described (19). In this example, the light source (several μm in size) is treated as an entrance slit, and the distance r between the light source and the center of the diffraction grating is set to 400.
Let it be mn. Also, the grating groove spacing σ0 at the center of the diffraction grating is 1/600nn+, l! ! The argument angle 2K of the l-analytical lattice is 168
'', and the wavelength range 55-15n is scanned.

なお、高い反射率を得るためには、短波長側で入射角を
増加させる必要があるので、−1次の回折光を出射スリ
ットから取り出すことにする。この場合、回折格子の回
転角θは−0,822”から−2,467°まで変化す
る。
Note that in order to obtain a high reflectance, it is necessary to increase the incident angle on the short wavelength side, so the -1st order diffracted light is extracted from the output slit. In this case, the rotation angle θ of the diffraction grating varies from −0,822” to −2,467°.

また、格子溝配列を定める係数は、式(32)〜(34
)%式% る。第5図は、無次元化した格子溝間隔σ/σ0を格子
溝位置Wの関数として示したものである。
Furthermore, the coefficients that determine the lattice groove arrangement are expressed by equations (32) to (34).
)% expression%ru. FIG. 5 shows the dimensionless lattice groove spacing σ/σ0 as a function of the lattice groove position W.

本実施例では、出射スリット上でスティグマティックな
像を結像するために、せ鮎楕P]面鏡I謬ド を使用し
、楕1’J IIrJ鏡中心(楕円面鏡と主光線との交
点)での入射角を84°とする。また、楕円面鏡中心か
ら第工の焦点(光源の(20) 虚像)及び第2の焦点(出射スリット)までの距離をと
もに50On+mとする。楕円面鏡の二つの焦点の中点
を原点にとり、回転対称軸をX 1lllllとし。
In this example, in order to form a stigmatic image on the exit slit, an ellipsoidal mirror is used, and the center of the elliptical mirror is The angle of incidence at the intersection point is 84°. Further, the distances from the center of the ellipsoidal mirror to the first focal point ((20) virtual image of the light source) and the second focal point (output slit) are both 50 On+m. Let the origin be the midpoint of the two foci of the ellipsoidal mirror, and let the axis of rotational symmetry be X 1llllll.

これに直角な方向をY軸として、楕円の方程式をx”/
a”+y”/b”=1で表わすと、a =500.0n
yn 、 b = 52 、3 mmである。
With the direction perpendicular to this as the Y axis, the equation of the ellipse is x”/
When expressed as a”+y”/b”=1, a=500.0n
yn, b = 52, 3 mm.

本発明のモノクロメータにより、収差がいかに低減され
たかを光線追跡の結果により説明する。
How the monochromator of the present invention reduces aberrations will be explained using the results of ray tracing.

第6図の(、)は本実施例において出射スリット上に得
られる像を示し、(b)は本実施例においてb4=0 
とした場合(球面収差を補正しない)の像を示す。図中
のY軸と2軸は、それぞれ分散方向とこれに直角な方向
を表わす。ここでは、点光源から発散する光束の発散角
を分散方向14mrad、分散方向に直角な方向50m
radとして、波長5,10.15’nmについて計算
を行った。図から明らかなように、球面収差を補正した
場合、分散方向の像の広がりが小さく、分解能が改善さ
れることが判る。また、球面収差を補正した場合、分散
方向に直角な方向でも像の広がりが小さい。
In FIG. 6, (,) shows the image obtained on the exit slit in this example, and (b) shows b4=0 in this example.
The image is shown when (spherical aberration is not corrected). The Y-axis and two axes in the figure represent the dispersion direction and the direction perpendicular to this, respectively. Here, the divergence angle of the light beam diverging from a point light source is 14 mrad in the dispersion direction and 50 m in the direction perpendicular to the dispersion direction.
Calculations were performed for wavelengths of 5 and 10.15'nm as rad. As is clear from the figure, when the spherical aberration is corrected, the spread of the image in the dispersion direction is small and the resolution is improved. Furthermore, when spherical aberration is corrected, the spread of the image is small even in the direction perpendicular to the dispersion direction.

(21) この理由は、楕円面鏡の収差が減少するからである。(21) The reason for this is that the aberrations of the ellipsoidal mirror are reduced.

本発明の第2の実施例として、シンクロ1〜ロン放射光
用途に適したモノクロメータについて説明する。一般に
、シンクロトロン放射光は光源の大きさが小さく、また
モノクロメータは光源から遠く離れた位置に設置される
。本実施例では、光源を入射スリットとして扱い、光源
と回折格子中心との距離rを15mとする。また、回折
格子中心での格子溝間隔σ0を1’/ 600 nu、
 l!!I折格子の偏角2Kを174°とし、波長領域
2〜6nmを走査するものとする。なお、使用回折次数
は一1次である。この場合、回折格子の回転角θは0.
657°から−1,971°まで変化する。
As a second embodiment of the present invention, a monochromator suitable for synchro 1 to ron synchrotron radiation applications will be described. Generally, synchrotron radiation has a small light source, and a monochromator is installed far away from the light source. In this example, the light source is treated as an entrance slit, and the distance r between the light source and the center of the diffraction grating is 15 m. In addition, the grating groove spacing σ0 at the center of the diffraction grating is 1'/600 nu,
l! ! It is assumed that the polarization angle 2K of the I-fold grating is 174°, and the wavelength range of 2 to 6 nm is scanned. Note that the diffraction order used is the 11th order. In this case, the rotation angle θ of the diffraction grating is 0.
It varies from 657° to -1,971°.

また、格子溝配列を定める係数は、式(32)〜(34
)%式% なる。第7図は、無次元化した格子溝間隔σ/σ0の格
子溝位tOWの関数として示したものである。本実施例
では楕円白錆を使用し、楕円面鏡中(22) 心での入射角を87°とする。また、楕円面鏡中心から
第1−の焦点(光源の虚像)及び第2の焦点(出射スリ
ット)までの距離をそれぞれ]、5287nwn。
Furthermore, the coefficients that determine the lattice groove arrangement are expressed by equations (32) to (34).
)% expression% becomes. FIG. 7 shows the dimensionless lattice groove spacing σ/σ0 as a function of the lattice groove position tOW. In this example, elliptical white rust is used, and the angle of incidence at the center of the ellipsoidal mirror (22) is set to 87°. Further, the distances from the center of the ellipsoidal mirror to the first focal point (virtual image of the light source) and the second focal point (output slit) are 5287nwn.

1000mmとする。したがって、檜IIJ曲鏡の倍率
は0.0654  となる。楕円の方程式を前述のよう
にX2/a2+y2/b2−1−で表わすと、a−81
4−3,5n+m、b=204.6anである。
The length shall be 1000mm. Therefore, the magnification of the Hinoki IIJ curved mirror is 0.0654. If the equation of the ellipse is expressed as X2/a2+y2/b2-1- as mentioned above, a-81
4-3,5n+m, b=204.6an.

第8図(a)は、本実施例に、1′?いて出側スリット
上に得られる像を、光線追跡により求めたものである。
FIG. 8(a) shows that 1'? The image obtained on the exit slit was obtained by ray tracing.

また、第81!!!1(b)は、本実施例において光学
系が完全に無収差の場合の像を、回折格子と楕1’J面
鏡の倍率及び光源の大きさから求めたものである。図中
のY軸とZ軸は、それぞれ分散方向とこれに直角な方向
を表わす。ここでは、光源の大きさと発散角を、分散方
向とこれに直角む方向について、0.4mmX2nm 
、LmradX2mradとし、波長2,4.6nmに
ついて計算を行った。
Also, the 81st! ! ! 1(b) is an image obtained when the optical system is completely aberration-free in this example, based on the magnification of the diffraction grating and the elliptical 1'J plane mirror, and the size of the light source. The Y-axis and Z-axis in the figure represent the dispersion direction and the direction perpendicular thereto, respectively. Here, the size and divergence angle of the light source are 0.4 mm x 2 nm in the dispersion direction and the direction perpendicular to this.
, LmradX2mrad, and calculations were performed for wavelengths of 2 and 4.6 nm.

いずれの波長でも収差の小さい像が結像しており、高い
分解能が得られることが判る。
It can be seen that an image with small aberrations is formed at any wavelength, and high resolution can be obtained.

虚像から発散する単色光束を複数の凹If!1鏡で順次
反射し、出射スリットに収束する例を説明する。
The monochromatic light beam diverging from the virtual image is divided into multiple concave If! An example in which the light is sequentially reflected by one mirror and converged on the exit slit will be explained.

本実施例は、第2の実施例において楕円面鏡をウオルタ
ー型凹面鏡系で置換するものである。ウオルター型凹面
鏡系は、第9図に示すように、上船楕円面鏡     
      ゛ 91と回転双曲面鏡(以下、双曲面鏡
と呼ぶ)92から構成され、それぞれの第1の焦点は同
一位置93にある。
This embodiment replaces the ellipsoidal mirror in the second embodiment with a Walter type concave mirror system. As shown in Figure 9, the Walter type concave mirror system consists of an onboard ellipsoidal mirror.
91 and a rotating hyperboloid mirror (hereinafter referred to as a hyperboloid mirror) 92, the first focal points of each of which are located at the same position 93.

また、wiIJ−1血鏡の第2の焦点94と双曲面鏡の
第2の焦点95は、それぞれ入射スリット(光源)の虚
像と出射スリットの上にある。ここでは、楕円面鏡と双
曲面鏡の中心での入射角をともに87゜とする。また、
Wt t’J if+i鏡中心から入射スリットの虚像
と双曲面鏡中心までの距離をそれぞれ15287no、
300nn+どし、双111 ’ff+i ’Jlt中
心から出側スリットまでの距離を865.5mm とす
る。この凹1rIi ME糸の倍率は、第2の実施例の
楕円面鏡と同じく0.0654 である。楕円面鏡の座
標系を前述のように定義し、楕円の方程式をX2/ a
2 +y 2 /299.5mmである。また、双曲1
in鏡についても同様に座標系を定義し、双曲線の方程
式をX2/a2−X2/b2;1で表わすと、a=4.
88.7m。
Further, the second focal point 94 of the wiIJ-1 blood mirror and the second focal point 95 of the hyperboloid mirror are located above the virtual image of the entrance slit (light source) and the exit slit, respectively. Here, the incident angles at the centers of the ellipsoidal mirror and the hyperboloidal mirror are both 87°. Also,
Wt t'J if+i The distances from the mirror center to the virtual image of the entrance slit and the hyperboloid mirror center are respectively 15287no,
300nn+doshi, double 111'ff+i'Jlt The distance from the center to the exit slit is 865.5mm. The magnification of this concave 1rIi ME thread is 0.0654, the same as the ellipsoidal mirror of the second embodiment. Define the coordinate system of the elliptical mirror as described above, and define the equation of the ellipse as X2/a
2 +y 2 /299.5mm. Also, hyperbolic 1
Define the coordinate system for the in mirror in the same way, and express the hyperbolic equation as X2/a2-X2/b2;1, then a=4.
88.7m.

b=66.1mmである。b=66.1 mm.

第1.0図は1本実施例において出射スリット上に得ら
れる像を光線追跡により求めたものであり、図中の記号
と光線追跡の条件は前述と同じである。
FIG. 1.0 shows the image obtained on the exit slit in this embodiment by ray tracing, and the symbols in the figure and the ray tracing conditions are the same as described above.

本実施例では、収差は第2の実施例よりさらに小さく、
光源の大きさがイf眼であるにもかかわらず実質的に無
収差の像が結像することが判る。
In this example, the aberration is even smaller than in the second example.
It can be seen that a substantially aberration-free image is formed even though the size of the light source is large.

本発明の第4の実施例として、回折格子の偏角と四匍鏡
を置換するだけで、波長領域を拡張する例を説明する。
As a fourth embodiment of the present invention, an example will be described in which the wavelength range is expanded simply by replacing the polarization angle of the diffraction grating and the four-pointed mirror.

ここでは、第2の実施例において、回折格子の偏角を1
68°に置換し、波長領域5〜i 5 n、 mを走査
するものとする。また、出射スリットの位置と出射光の
方向が変わらないように、別の楕円面鏡を入射角84°
で使用する。このとき、楕円匍鏡中心から第1の焦点(
光源の虚像)及び第2の焦点(出射スリツ1〜)までの
iI′l!離は、それぞれ15144m、1144mm
となるので、(25) 楕円面鏡の倍率は0.0755 である。楕11]の方
程式を前述のようにx”/a2+y2/b2−王で表わ
すと、a、=8144.3in+、b=435.1+n
nである。
Here, in the second example, the polarization angle of the diffraction grating is set to 1.
68° and scan the wavelength range 5 to i 5 n,m. In addition, to prevent the position of the exit slit and the direction of the exit light from changing, another ellipsoidal mirror was installed at an incident angle of 84°.
Use with. At this time, from the center of the elliptical mirror to the first focal point (
virtual image of the light source) and iI′l! to the second focal point (output slit 1~). The distance is 15144m and 1144mm respectively.
Therefore, (25) The magnification of the ellipsoidal mirror is 0.0755. If the equation of ellipse 11 is expressed as x''/a2+y2/b2-K as mentioned above, a,=8144.3in+, b=435.1+n
It is n.

第111d(a)は、本実施例において出射スリット上
に得られる像を、光線追跡により求めたものである。ま
た、第1↓図(I))は、本実施例において光学系が完
全に無収差の場合の像を、回折格子と楕円面鏡の倍率及
び光源の大きさから求めたものである。図中の記号と光
線追跡の条件は前述と同じである。波長領域5〜]−5
n mにおいても、第2の実施例と同様に収差の小さい
像が結像しており、同一の回折格子を使用して広い波長
餉域を走査できることが判る6 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によれば、従来のモノクロ
メータの問題である回折格子の球向収差を補正し、さら
に分解能が尚いモノクロメータを実現することができる
111d(a) is an image obtained by ray tracing of the image obtained on the exit slit in this example. Further, Fig. 1 (I)) shows an image obtained when the optical system is completely aberration-free in this example, based on the magnification of the diffraction grating and the ellipsoidal mirror, and the size of the light source. The symbols in the figure and the ray tracing conditions are the same as above. Wavelength range 5~]-5
In the same way as in the second embodiment, an image with small aberration is formed at nm, and it can be seen that a wide wavelength range can be scanned using the same diffraction grating.6 [Effects of the Invention] Detailed above As described above, according to the present invention, it is possible to correct the spherical aberration of the diffraction grating, which is a problem with conventional monochromators, and to realize a monochromator with even higher resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

(26) 第1図は本発明のモノクロメータの光学系を説明する構
成図、第2図は従来のモノクロメータの光学系を説明す
る構成図、第3図は平面回折格子光学系の斜視図、第4
図は本発明のモノクロメータにおいて回折格子の偏角と
凹曲鏡を置換する場合の光学系の構成図、第5図は本発
明の第1の実施例において回折格子の格子溝間隔の変化
を示す特性図、第6図(a)は本発明の第1の実施例に
おいて出射スリットでの像を示す特性図、第6図(b)
はこの実施例において回折格子の球面収差を補正しない
場合の出射スリットでの像を示す特性図、第7図は本発
明の第2の実施例において回折格子の格子溝間隔の変化
を示す特性図、第8図(a)は本発明の第2の実施例に
おいて出射スリットでの像を示す特性図、第8図(b)
はこの実施例において光学系が完全に無収差と仮定した
場合の出射スリットでの像を示す特性図、第9図はウオ
ルター型凹面鏡系を説明する構成図、第10図は本発明
の第3の実施例において出射スリット第4の実施例にお
いて出射スリットでの像を示す特性図、第11図(b)
はこの実施例において光学系が完全に無収差と仮定した
場合の出射スリットでの像を示す特性図である。 1・・・入射スリット、2,2′・・・平面回折格子、
3゜3′・・・凹面鏡、4・・・出射スリット、5・・
・平面回折格子の回転軸、6・・・白色光束、7・・・
入射スリットの虚像が結像する円弧、8,8′・・入射
スリッ1−の虚像、9,9′・・・単色光束。 (28) ト λ二5nm (0−) (b) 入=−7ρnm Z(m…) 1(mrn) λ=15r)川
(26) Fig. 1 is a block diagram explaining the optical system of the monochromator of the present invention, Fig. 2 is a block diagram explaining the optical system of a conventional monochromator, and Fig. 3 is a perspective view of the plane diffraction grating optical system. , 4th
The figure shows the configuration of the optical system when replacing the deflection angle of the diffraction grating and the concave mirror in the monochromator of the present invention. Figure 5 shows the change in the grating groove spacing of the diffraction grating in the first embodiment of the present invention. FIG. 6(a) is a characteristic diagram showing the image at the exit slit in the first embodiment of the present invention, FIG. 6(b) is a characteristic diagram shown in FIG.
is a characteristic diagram showing the image at the exit slit when the spherical aberration of the diffraction grating is not corrected in this embodiment, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing changes in the grating groove spacing of the diffraction grating in the second embodiment of the present invention. , FIG. 8(a) is a characteristic diagram showing the image at the exit slit in the second embodiment of the present invention, FIG. 8(b)
is a characteristic diagram showing the image at the exit slit assuming that the optical system is completely aberration-free in this embodiment, FIG. 9 is a configuration diagram illustrating the Walter type concave mirror system, and FIG. 10 is the third embodiment of the present invention. Characteristic diagram showing the image at the exit slit in the fourth embodiment, FIG. 11(b)
is a characteristic diagram showing an image at the exit slit in this example, assuming that the optical system is completely aberration-free. 1...Incidence slit, 2,2'...Plane diffraction grating,
3゜3'...Concave mirror, 4...Output slit, 5...
・Rotation axis of plane diffraction grating, 6... White light flux, 7...
Arc formed by the virtual image of the entrance slit, 8, 8'...virtual image of the entrance slit 1-, 9, 9'...monochromatic light flux. (28) λ25nm (0-) (b) Input=-7ρnm Z(m...) 1(mrn) λ=15r) River

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、入射スリットと平面回折格子と凹面鏡と出射スリッ
ト及び前記回折格子をその中心格子溝を含む回転軸のま
わりに任意角度回転する機構からなる光学系において、
前記入射スリットと前記回折格子中心と前記凹面鏡及び
前記出射スリットの相対的位置関係は固定であり、前記
回折格子には不等間隔直線状の格子溝が配列され、溝間
隔σ_0の中心格子溝を原点とし、b_2、b_3、b
_4を定数とし、格子溝と直角方向の位置wにおける溝
の番号をnとするとき、n=(w+b_2w^2+b_
3w^3+b_4w^4)/σ_0なる関係があり、前
記回折格子は前記入射スリットから発散する白色光束中
の任意単色光成分を反射回折し、前記回折格子中心を中
心とし前記回折格子中心と前記入射スリットとの距離を
半径とする円上の固定位置に前記任意単色光の虚像を実
質的に無収差結像し、前記凹面鏡は前記虚像から発散す
る単色光束を前記出射スリットに収束するように位置と
形状を与える凹面鏡と、前記回折格子の回転により波長
走査を行うことを特徴とするモノクロメータ。 2、特許請求の範囲第1項記載のモノクロメータにおい
て、前記任意単色光の虚像から発散する単色光束を複数
の凹面鏡で順次反射し、前記出射スリットに収束する上
記光学系を有することを特徴とするモノクロメータ。 3、特許請求の範囲第1項と第2項のいずれかに記載の
モノクロメータにおいて、前記入射スリットと前記回折
格子中心と前記出射スリットの相対的位置関係を固定し
たまま前記単独または複数の凹面鏡を他の単独または複
数の凹面鏡に置換し、前記回折格子は前記回折格子中心
を中心とし前記回折格子中心と前記入射スリットとの距
離を半径とする円上にあつて前記固定位置と異なる固定
位置に任意単色光の虚像を実質的に無収差結像し、該単
独または複数の凹面鏡は該任意単色光の虚像から発散す
る単色光束を前記出射スリットに収束する上記光学系を
有することを特徴とするモノクロメータ。 4、特許請求の範囲第1項記載のモノクロメータにおい
て、前記凹面鏡が回転楕円面鏡であり、前記回転楕円面
鏡の一焦点と他の焦点がそれぞれ前記虚像と前記出射ス
リットの上にあることを特徴とするモノクロメータ。 5、特許請求の範囲第2項記載のモノクロメータにおい
て、前記凹面鏡が回転楕円面鏡と回転双曲面鏡であり、
前記回転楕円面鏡と前記回転双曲面鏡のそれぞれの一焦
点が一致し、前記回転楕円面鏡と前記回転双曲面鏡の他
の焦点がそれぞれ前記虚像と前記出射スリットの上にあ
ることを特徴とするモノクロメータ。
[Claims] 1. An optical system comprising an entrance slit, a plane diffraction grating, a concave mirror, an exit slit, and a mechanism for rotating the diffraction grating at an arbitrary angle around a rotation axis including its central grating groove,
The relative positional relationship between the entrance slit, the center of the diffraction grating, the concave mirror, and the exit slit is fixed, and the diffraction grating has linear grating grooves arranged at unequal intervals, with a central grating groove having a groove interval of σ_0. As the origin, b_2, b_3, b
When _4 is a constant and the groove number at the position w perpendicular to the grating groove is n, then n=(w+b_2w^2+b_
There is a relationship of 3w^3+b_4w^4)/σ_0, and the diffraction grating reflects and diffracts an arbitrary monochromatic light component in the white light flux diverging from the incident slit, and the diffraction grating center is the center, and the diffraction grating center and the incident slit are A virtual image of the arbitrary monochromatic light is formed substantially without aberration at a fixed position on a circle whose radius is the distance from the slit, and the concave mirror is positioned so as to converge the monochromatic light beam diverging from the virtual image onto the exit slit. 1. A monochromator comprising: a concave mirror giving a shape; and wavelength scanning is performed by rotating the diffraction grating. 2. The monochromator according to claim 1, further comprising the optical system that sequentially reflects a monochromatic light beam diverging from the virtual image of the arbitrary monochromatic light by a plurality of concave mirrors and converges it on the output slit. monochromator. 3. The monochromator according to claim 1 or 2, wherein the single or plural concave mirrors are fixed while the relative positional relationship between the entrance slit, the center of the diffraction grating, and the exit slit is fixed. is replaced with another single or multiple concave mirrors, and the diffraction grating is located on a circle whose center is the center of the diffraction grating and whose radius is the distance between the center of the diffraction grating and the incident slit, and at a fixed position different from the fixed position. to form a virtual image of arbitrary monochromatic light substantially without aberration, and the single or plural concave mirrors have the above-mentioned optical system that converges a monochromatic light beam diverging from the virtual image of arbitrary monochromatic light onto the exit slit. monochromator. 4. In the monochromator according to claim 1, the concave mirror is a spheroidal mirror, and one focus and another focus of the spheroidal mirror are located above the virtual image and the exit slit, respectively. A monochromator featuring: 5. The monochromator according to claim 2, wherein the concave mirror is an ellipsoidal mirror of revolution and a hyperboloid of revolution,
One focal point of each of the spheroidal mirror and the hyperbolic mirror is coincident, and the other focal points of the ellipsoidal mirror and the hyperbolic mirror are located above the virtual image and the exit slit, respectively. Monochromator.
JP20677589A 1989-08-11 1989-08-11 Monochromator Pending JPH0371024A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20677589A JPH0371024A (en) 1989-08-11 1989-08-11 Monochromator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20677589A JPH0371024A (en) 1989-08-11 1989-08-11 Monochromator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0371024A true JPH0371024A (en) 1991-03-26

Family

ID=16528883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20677589A Pending JPH0371024A (en) 1989-08-11 1989-08-11 Monochromator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0371024A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5249015B2 (en) Wideband reflective optical system for wafer inspection
US6014252A (en) Reflective optical imaging system
US5604782A (en) Spherical mirror grazing incidence x-ray optics
US4798446A (en) Aplanatic and quasi-aplanatic diffraction gratings
US6226346B1 (en) Reflective optical imaging systems with balanced distortion
US7186983B2 (en) Illumination system particularly for microlithography
US8011793B2 (en) Wide field four mirror telescope using off-axis aspherical mirrors
JP2008534963A5 (en)
EP3084373B1 (en) Spectrometer for generating a two dimensional spectrum
JPS63178207A (en) Catoptric reduction imaging system
JP2006352140A (en) Off-axis projection optical system and extreme ultra violet lithography equipment that employs the same
Chapman et al. A ray-trace analysis of x-ray multilayer Laue lenses for nanometer focusing
Tondello The use of a toroidal mirror as a focusing element for a stigmatic grazing incidence spectrometer
US10527830B2 (en) Off-axis reflective afocal optical relay
JP4421683B2 (en) Method for optimizing holographic optics and monochromator configurations
WO1999042902A2 (en) Reflective optical imaging systems with balanced distortion
JPH0371024A (en) Monochromator
JP2005521107A (en) Lattice element for filtering wavelengths below 100 nm
Underwood 9. Imaging Properties and Aberrations of Spherical Optics and Nonspherical Optics
Aspnes et al. Properties And Performance Of Grazing Incidence Reflectors
Jark On obtaining high spectral resolution in extreme ultraviolet/soft X-ray monochromators operating off-plane diffraction in a divergent incident beam
JPH04328500A (en) Condenser
JP2000111405A (en) Convergent light incident spectroscope having spherical diffraction grating
Hunter Aberrations of Grazing Incidence Systems and Their Reduction or Toleration
Chapman et al. Aberrations of images formed by curved capillary arrays and crystals