四種針對(duì)軟X射線和極紫外波段的分析和診斷光譜儀

國McPherson公司是一家專業(yè)的光譜設(shè)備生產(chǎn)廠商，公司位于波士頓西北部的Chelmsford。自1954年為美國空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室提供第一套光譜儀，服務(wù)于航空航天研究領(lǐng)域，60多年來，McPherson一直致力于為全世*的研究院所提供**流的光譜測(cè)試設(shè)備。在McPherson的客戶名單上，包括美國NIST、中國TOKAMAK設(shè)備、貝爾實(shí)驗(yàn)室、歐洲聯(lián)合杯JET、奧斯丁核聚變反應(yīng)堆等世界上眾多*流的研究機(jī)構(gòu)。

McPherson公司已形成一條成熟完整的產(chǎn)品線，涵蓋從紅外、可見光、紫外、極紫外（EUV）、真空紫外（VUV）直至軟X射線（SXR）波段的所有領(lǐng)域（光譜范圍從＜1nm至78μm）。其所生產(chǎn)的設(shè)備包括從小型光譜儀到20多噸重、30多米長的大系統(tǒng)。光譜儀有的在太空飛行, 也有的可以裝入口袋。這些光譜儀光路設(shè)計(jì)包括正入射、掠入射、Criss-Cross、Czerny-Turner、Corrected Czerny-Turner、Seya-Namioka結(jié)構(gòu)以及McPherson和Schoeffel 專*設(shè)計(jì)，同時(shí)承接光譜儀和光譜光度計(jì)的定制設(shè)計(jì)。

此外，McPherson也提供各種光譜儀相關(guān)配件，如：標(biāo)準(zhǔn)光源，氙燈、氘燈、鎢鹵素?zé)簟⒐療簟⒖招年帢O燈、氣體放電燈、單陽極/多陽極軟X射線源等；標(biāo)準(zhǔn)參考探測(cè)器，可覆蓋真空紫外-紅外波段；各種組件，多通道光纖（多達(dá)100多通道）、耦合器、準(zhǔn)直器、真空樣品室、超高真空組件等。

在McPherson所有的產(chǎn)品中，除了傳統(tǒng)C-T結(jié)構(gòu)光譜儀以及超高分辨率光譜儀以外，最富盛名的就是其真空紫外和軟X射線光譜儀以及基于該類光譜儀而開發(fā)的一系列產(chǎn)品，如：真空紫外分光光度計(jì)、真空紫外可調(diào)單色光源、VUV熒光粉測(cè)試系統(tǒng)、UV-VIS-IR光譜校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)等，特別是此類產(chǎn)品在全世*同步加速器以及核聚變研究方面的應(yīng)用，已經(jīng)成為了光譜測(cè)試領(lǐng)域的傳奇。

McPherson部分客戶

McPherson制造的光譜儀可以在極短的光波長下工作，從波長小于1nm，到可見光范圍，其分析和診斷儀器適合您的應(yīng)用，例如，針對(duì)工作在高次諧波（HHG）激光診斷，先進(jìn)半導(dǎo)體極紫外測(cè)量和分析，高溫軟X射線等離子體物理診斷，超高（UHV）或高真空應(yīng)用。McPherson生產(chǎn)開發(fā)了大量的光譜儀型號(hào)和光學(xué)設(shè)計(jì)。以下是在許多光譜學(xué)學(xué)科中廣受歡迎的四種光譜儀，這四種光譜儀專為軟X射線和超快極紫外光子源和激光系統(tǒng)的分析和診斷光譜計(jì)量開發(fā)，可進(jìn)行0.5到500nm以上的光學(xué)測(cè)量。

一、用于測(cè)量低能量深紫外光波長（50-500nm）

主要為234/302型號(hào)，這是一個(gè)非常好的儀器，可從紫外波段覆蓋至波長30nm，兼顧掃描應(yīng)用和直接探測(cè)CCD快速采集光譜。如果您需要更高的光譜分辨率，可以考慮型號(hào)235或型號(hào)225用于相同的波長范圍。

234/302實(shí)物圖

234/302——像差校正真空光譜儀，主要特點(diǎn)：

l 可搭配CCD或MCP像增強(qiáng)器的真空光譜儀

l 工作于30nm-VUV波段

l 高光通量，f/4.5

l 可選擇——塔輪，多出口，超高真空（UHV）

234/302實(shí)物圖及多種類型可選

系統(tǒng)示例：基于234/302的真空紫外分光光度計(jì)

光譜實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

電離氦、氖發(fā)射光譜測(cè)試

200nm以下氘燈光譜測(cè)試

真空紫外氫光譜測(cè)試

2400g Pt＆1200g Al+MgF2

注：采用234/302像差校正光柵搭配直接探測(cè)CCD采集氘燈光譜，光源為帶氟化鎂光窗的氘燈；對(duì)于氫、氦和氖，光源是McPherson 629型號(hào)空心陰極燈；電離氦、氖掃描光譜測(cè)試，采用VUV硅探測(cè)器及凹面像差校正的單色儀光柵（2400 g/mm鍍Pt涂層和1200 g/mm鍍Al+MgF2涂層）。

235與225型號(hào)真空光譜儀

二、針對(duì)高能光譜（1-300nm）的分析和診斷

真空紫外（VUV）248/310型號(hào)符合要求，它可搭配單點(diǎn)探測(cè)器或作為一種采用凹球面光柵的掃描單色儀，狹縫或探測(cè)器沿羅蘭圓掃描，它可配置直接探測(cè)CCD、MCP像增強(qiáng)器一起工作，當(dāng)與光譜光源集成時(shí)，可以成為可調(diào)光源，適用于半導(dǎo)體、空間科學(xué)、天體物理學(xué)等領(lǐng)域的計(jì)量和校準(zhǔn)。

248/310搭配直接探測(cè)CCD

248/310搭配MCP像增強(qiáng)器及CCD

基于248/310的可調(diào)光源

注：McPherson掠入射光譜儀可以多種配置以滿足應(yīng)用或?qū)嶒?yàn)要求。如：為了診斷瞬態(tài)等離子體，用戶可能需要快速收集一系列數(shù)據(jù)，并盡可能具有良好的時(shí)間分辨率， 本儀器可配備具有選通能力的MCP像增強(qiáng)器；為了監(jiān)測(cè)一個(gè)窄的光譜區(qū)域（如FEL、HHG X射線激光器），配置CCD可以用于高分辨率的直接探測(cè)， CCD讀出需要更長的時(shí)間，但它們提供了優(yōu)異的靈敏度和響應(yīng)范圍； 對(duì)于測(cè)試材料反射/透過率或在軟X射線和極紫外波段的校準(zhǔn)，248/310可以設(shè)置反向、掃描源及提供特定波長的樣品或部件用于測(cè)試。 

248/310——SXR和EUV羅蘭圓單色儀，主要特點(diǎn)：

l 羅蘭圓光學(xué)系統(tǒng)

l 1nm到310nm波段范圍

l 支持掃描狹縫，直接探測(cè)CCD，MCP配置

l 多種光柵可選

三、以高能光譜診斷為目標(biāo)（0.5-150nm）

251MX型號(hào)是一個(gè)輕松的解決方案。它使用像差校正的衍射光柵，在直接探測(cè)CCD（或門控MCP像增強(qiáng)器）上產(chǎn)生25毫米寬的平場(chǎng)。多種衍射光柵可供選擇，且可同時(shí)安裝兩塊衍射光柵以提高軟X射線覆蓋范圍。該XUV光譜儀活動(dòng)部件少，在軟X射線（SXR）和真空紫外波段內(nèi)易于使用。

251MX實(shí)物及結(jié)構(gòu)圖

251MX——XUV、SXR和EUV平場(chǎng)光譜儀，主要特點(diǎn)：

l 像差校正光柵

l 平場(chǎng)，直接用MCP或CCD探測(cè)

l 快速光譜數(shù)據(jù)采集

l 高真空度10^-6 torr

l 可選——超高真空（UHV）

    實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)示例：

雙離子氦光譜測(cè)試

氦和氫光譜測(cè)試

氬I和II離子光譜測(cè)試

氦氖混合氣體光譜測(cè)試

MgO光譜測(cè)試

Al-K光譜測(cè)試

注：MgO光譜是用251MX型號(hào)配置CCD探測(cè)的；300g/mm光柵用于氦和氫數(shù)據(jù)；MgO和Al-K數(shù)據(jù)使用2400g/mm光柵；其余為1200g/mm像差校正的平場(chǎng)光柵；光源為McPherson無窗空心陰極燈和軟X射線（SXR）固態(tài)陽極源。

四、離平面（Off Plane）OP-XCT光譜儀

OP-XCT光譜儀使用環(huán)面鏡和平面光柵進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)成像，具有固定的入口和出口狹縫位置，掠入射離面光學(xué)系統(tǒng)效率高，時(shí)間展寬低，成像質(zhì)量好，且易于使用。當(dāng)作為串聯(lián)或雙單色儀時(shí)，滿足時(shí)間補(bǔ)償，這對(duì)于EUV和SXR短脈沖和超快激光的應(yīng)用是有益的。光譜范圍取決于所選的衍射光柵——提供了四塊可選——通常是8-125nm（10-150eV）。*的非平面光柵幾何結(jié)構(gòu)提供了非常高的衍射效率。它在時(shí)間相關(guān)和角度分辨的光電子能譜（ARPES）以及其他高能研究（如pinch、LPP、同步加速器）中是一種有效的光譜儀。

OP-XCT實(shí)物圖

OP-XCT——SXR、EUV離平面光譜儀，主要特點(diǎn)：

l 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)成像

l 平面，運(yùn)動(dòng)光柵

l 高光通量

l 掃描或CCD探測(cè)

示例：發(fā)表于Nature的論文