专利名称：具有最大适用范围的同步辐射曲边聚焦镜设计方法
技术领域：
本发明涉及一种聚焦镜设计方法，尤其涉及一种具有最大适用范围的同步辐射曲 边压弯聚焦镜及其设计方法，属于同步辐射光束线工程、同步辐射光学技术领域。
背景技术：
同步辐射的优点之一是高亮度。亮度一般指相空间中的光子数密度，同步辐射光 子通量高，相空间体积小造就了高亮度的特点。根据刘维定理，在不牺牲光子通量前提下， 亮度无法提高。当压缩光束的线宽度时，其角宽度就要增大；反之，当压缩角宽度使光束变 得更准直时，其线宽度就要增大。然而，不同实验对光束的相空间形状要求不同，例如荧光 微区分析要求小的光斑尺寸，大分子晶体衍射实验同时要求小光斑尺寸和较好的准直性等 等。微聚焦装置的产生满足了对光束小尺寸光斑、高通量面密度的需求。目前同步辐射束线上采用较多的微聚焦装置大致可分为四类一是 Kirkpatrick-Baez镜(简称K-B镜)微聚焦装置；二是导管式微聚焦装置，又分为单管透 镜和整合毛细管透镜；三是组合折射透镜式微聚焦装置；四是纯衍射型聚焦装置，主要有 波带片、劳埃多层膜。K-B镜是P. Kirkpatric和Α. V. Baez首先提出的以他们名字命名的聚 焦成像系统，它以高传输效率(> 70% )、无色散及耐辐射等诸多反射镜的优良特性，以及 工艺上易于实现、像差很小等诸多K-B结构的优点，成为当前最广泛采用的微聚焦装置。如 图Ia和图Ib所示，K-B镜由两块独立正交放置、分别负责水平和垂直聚焦的反射镜M1、M2 组成，光源source发出的光束经由反射镜M1、M2的反射，聚焦至像点focus，反射镜面形多 为柱面，其成像公式为
权利要求
1.一种同步辐射曲边聚焦镜的最大适用范围设计方法，包括以下步骤 建立镜面的理想椭圆方程
2.根据权利要求1所述的同步辐射曲边聚焦镜的最大适用范围设计方法，其特征在 于，所述剩余面形误差的均方根值为
3.根据权利要求2所述的同步辐射曲边聚焦镜的最大适用范围设计方法，其特征在 于，在获得所述剩余面形误差均方根之后，将所述惯性矩分布设计函数代入所述剩余面形 误差的均方根，分别求使其对聚焦条件P、q和θ的导数绝对值最小的相对斜率设计值kMd。
4.根据权利要求3所述的同步辐射曲边聚焦镜的最大适用范围设计方法，其特征在 于，使用数值迭代计算的方法，求所述导数绝对值的最小值以及满足该最小值条件下的kMd 值，kMd迭代初始值选为0。
5.根据权利要求3所述的同步辐射曲边聚焦镜的最大适用范围设计方法，其特征在 于，若需要针对三个聚焦条件共同优化设计，则取为针对q的最大适用范围设计。
全文摘要
本发明公开一种具有最大适用范围的同步辐射曲边压弯聚焦镜设计方法，该设计方法包括建立设计聚焦条件下理想的椭圆镜面方程；建立镜体压弯挠度微分方程，得到满足压弯面形为理想椭圆惯性矩分布设计函数，此函数含一个待设计的弯矩分布相对斜率设计值kMd；计算当聚焦条件偏离设计值时，调整聚焦镜弯矩偏离设计值以适应聚焦条件的变化；计算弯矩调整后的总剩余面形误差均方根，求使该均方根对某聚焦条件的导数绝对值最小的kMd值，然后代入惯性矩分布设计函数取得针对该聚焦条件优化的镜体的几何设计。本发明的聚焦镜在聚焦条件改变时，通过调整弯矩可以大幅消除面形误差，也即实现曲边压弯聚焦镜对某个聚焦条件的适用范围最大化。
文档编号G02B5/10GK102053352SQ20101058077
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者刘鹏, 李明, 盛伟繁 申请人:中国科学院高能物理研究所