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原文传递高次谐波真空紫外光源与超高真空仪器的互联装置及方法

专利名称：	高次谐波真空紫外光源与超高真空仪器的互联装置及方法
摘要：	本发明公开了一种高次谐波真空紫外光源与超高真空仪器的互联装置及方法。本发明在分光室中光栅单元采用非平面安装，在超紫外线XUV波段具有非常高的衍射效率，能够减少XUV脉冲的展宽；采用具有通孔的高次谐波闪烁体，能够直观地选择不同阶次的高次谐波；滤光器方便使用者在大气条件下去利用驱动光准直光路；高次谐波强度测量仪安装在一维位移杆上，便于测量高次谐波的强度，有利于分析高次谐波的强度对样品的影响；通过三维控制台控制第三高次谐波反射镜的扫描聚焦，方便信号的寻找和优化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京大学
发明人：	郑伟;吴成印;邓勇开;钟循启
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910197270.9
公开号：	CN109916841A
代理机构：	北京万象新悦知识产权代理有限公司
代理人：	王岩
分类号：	G01N21/33(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100871 北京市海淀区颐和园路5号
主权项：	1.一种高次谐波真空紫外光源与超高真空仪器的互联装置，其特征在于，所述互联装置包括：机械泵、减振平台、第一和第二分子泵、离子泵、高次谐波产生室、分光室、选择室、光强测量室、聚焦室、滤光器、第一至第三高次谐波反射镜、光栅单元、二维位移台、高次谐波闪烁体、相机、三维控制台、高次谐波强度测量仪、高真空差分器和计算机；其中，高次谐波产生室、分光室、选择室、光强测量室、聚焦室和超高真空仪器依次通过真空密封管道连接；在分光室与选择室之间的真空密封管道上以及光强测量室与聚焦室之间的真空密封管道上分别连接第一和第二分子泵的入口，第一和第二分子泵的出气口连接至减振平台，减振平台连接机械泵的入口；在聚焦室与超高真空仪器之间的真空密封管道上连接离子泵；在高次谐波产生室与分光室之间设置滤光器；在分光室中设置第一高次谐波反射镜、光栅单元、第二高次谐波反射镜和二维位移台，光栅单元设置在二维位移台上，二维位移台连接至计算机，光栅单元包括多个闪耀角不同的光栅，光栅的刻线与入射光线和出射光线所在平面平行，二维位移台能够带动光栅单元旋转，旋转轴垂直于光栅所在的平面，并且能够带动光栅单元沿旋转轴的方向平移；在选择室中设置高次谐波闪烁体，将选择室划分为两个相对独立的空间，高次谐波闪烁体中具有通孔，高次谐波入射至高次谐波闪烁体表面产生可见光，通过透镜耦合由相机接收，相机连接至计算机；光强测量室中设置高次谐波强度测量仪；在聚焦室中设置第三高次谐波反射镜，第三高次谐波反射镜连接至三维控制台，三维控制台连接至计算机；在聚焦室与离子泵之间的真空密封管道上设置高真空差分器；驱动光进入高次谐波产生室产生高次谐波，从高次谐波产生室出射的驱动光和高次谐波经过滤光器后，进入分光室；在分光室中，第一高次谐波反射镜将发散的驱动光和高次谐波转化为平行光，根据需要阶次的高次谐波的波长选择光栅，通过二维位移台控制光栅单元沿旋转轴方向移动，调节光栅的位置，使得驱动光和高次谐波经过选中的光栅，不同阶次的高次谐波沿不同的出射角度出射，经过第二高次谐波反射镜，不同阶次的高次谐波聚焦至选择室；在选择室中，高次谐波入射到高次谐波闪烁体表面产生可见光，通过透镜耦合由相机接收，观察相机形成的图像，图像中消失的高次谐波即是通过高次谐波闪烁体中通孔的高次谐波，通过控制二维平移台带动光栅旋转，调节光线与光栅的角度，从而改变不同阶次的高次谐波的出射方向，并结合调整第二高次谐波反射镜，将不同阶次的高次谐波聚焦到空间不同位置，使得需要阶次的高次谐波通过中的通孔，高次谐波闪烁体中的通孔同时实现高次谐波闪烁体两端的真空密封管道的真空差分，使得聚焦室的真空度好于分光室的真空度；在光强测量室中，将高次谐波强度测量仪设置在光路中，测量高次谐波的强度，通过调整驱动光的强度和/或高次谐波产生室的气体压强，调节高次谐波的强度至需要的强度，然后将高次谐波强度测量仪移出光路，高次谐波进入聚焦室；在聚焦室中，通过三维控制台精确调节第三高次谐波反射镜的位置，高次谐波经过第三高次谐波反射镜聚焦到超高真空仪器的样品上。 2.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述减振平台采用密度大的金属或者大理石；密度大的金属是指密度大于2.5×103kg/m3。 3.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述滤光器包括通光窗口阀门和滤光膜阀门；通光窗口阀门关闭，则仅有驱动光通过；滤光膜阀门关闭，则仅有高次谐波通过；通光窗口阀门和滤光膜阀门同时打开，驱动光和高次谐波同时通过。 4.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述第一至第三高次谐波反射镜采用超环面镜。 5.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述高次谐波闪烁体采用掺铈钇铝石榴石YAG晶体。 6.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述高次谐波闪烁体中的通孔的直径为100～500μm。 7.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述高次谐波强度测量仪采用真空紫外二极管和皮安表；真空紫外二极管设置在光强测量室内，连接至位于光强测量室外的皮安表，通过一维位移杆将真空紫外二极管移入或者移出光路，高次谐波入射至真空紫外二极管，发生光电效应产生电流，电流由皮安表读出。 8.如权利要求1所述的互联装置，其特征在于，所述高真空差分器为带金属膜的阀门，能够让高次谐波通过，不让气体通过。 9.一种高次谐波与超高真空仪器间的真空互联装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤： 1)驱动光进入高次谐波产生室产生高次谐波； 2)大气压的条件下，打开高真空差分器，通过滤光器，只让驱动光到达分光室； 3)调节分光室中第一和第二高次谐波反射镜的位置，并根据需要阶次的高次谐波的波长选择光栅，通过二维位移台控制光栅单元沿旋转轴方向移动以及光栅的位置，调节光栅的位置，使得驱动光通过第一和第二高次谐波反射镜以及选择的光栅的中心，之后到达选择室； 4)从相机观察，通过二维位移台控制光栅的转动，并调节第二高次谐波反射镜的角度，使得驱动光通过高次谐波闪烁体中的通孔，进入聚焦室； 5)在聚焦室，通过三维控制台精确调节第三高次谐波反射镜的位置，使得驱动光通过第三高次谐波反射镜的中心； 6)超高真空仪器中始终保持高真空状态，经过三维控制台控制第三高次谐波反射镜的三维调节，使得驱动光入射到超高真空仪器的样品上； 7)首先开启机械泵，对分光室、光强测量室、选择室和聚焦室进行初步抽真空；然后开启第一和第二分子泵给分光室、光强测量室、选择室和聚焦室抽真空，在选择室中，由高次谐波闪烁体分割开的两个独立空间，两端分别由第一分子泵和第二分子泵进行抽真空，通过高次谐波闪烁体中的通孔，实现高次谐波闪烁体两端的真空密封管道的真空差分，从而聚焦室的真空度好于分光室的真空度；然后开启离子泵，维持真空度达到超高真空仪器所需要的水平；关闭高真空差分器，通过滤光器，只让高次谐波光到达分光室； 8)在分光室中，第一高次谐波反射镜将发散的高次谐波转化为平行光，高次谐波经过选中的光栅，不同阶次的高次谐波沿不同的出射角度出射，经过第二高次谐波反射镜，不同阶次的高次谐波聚焦至选择室； 9)在聚焦室中，高次谐波入射到高次谐波闪烁体表面产生可见光，通过透镜耦合由相机接收，观察相机形成的图像，图像中消失的高次谐波即是通过高次谐波闪烁体中通孔的高次谐波，通过控制二维平移台带动光栅旋转，调节光线与光栅的角度，从而改变不同阶次的高次谐波的出射方向，并结合调整第二高次谐波反射镜，共同调整不同阶次的高次谐波聚焦到空间不同位置，使得需要阶次的高次谐波通过中的通孔，进入光强测量室； 10)在光强测量室中，将高次谐波强度测量仪设置在光路中，测量高次谐波的强度，通过调整驱动光的强度和/或高次谐波产生室的气体压强，调节高次谐波的强度至需要的强度，然后将高次谐波强度测量仪移出光路，高次谐波进入聚焦室； 11)在聚焦室中，通过三维控制台精确调节第三高次谐波反射镜的位置，使得高次谐波经过第三高次谐波反射镜聚焦到超高真空仪器的样品上。 10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在步骤7)中，机械泵初步抽真空的真空度达到10-2mbar，开启第一和第二分子泵；分光室的真空度达到10-6mbar，并且聚焦室的真空度达到10-8mbar，开启离子泵。
所属类别：	发明专利