专利名称：一种圆心发散型准直器及光学系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光学设备技术领域，涉及一种准直器，尤其涉及一种圆心发散型准直器；同时，本发明还涉及一种包括上述圆心发散型准直器的光学系统。
背景技术：
波长色散型X射线荧光分析仪是利用晶体衍射原理来区分X射线能量。对于一个平面晶体分析器，准直器是必不可少 的；其作用是限制晶体上某局部区域入射光线的角度分布，以达到能量分辨的目的。因而准直器的设计直接影响能量分辨率。现有的准直器技术都是相对于平面晶体设计的。为保证一定的能量分辨率，要求所有入射光线都近似平行，准直器的作用就是为近似平行的一组光线提供通道，并将其它非平行光线遮挡掉；这样的准直器都是平面平板式的。在衍射平面内，准直器只允许近似平行于平板的光线通过，而将非平行光线遮挡掉。相对于非平面晶体,既各种弯晶，如罗兰环(Rowlan Circle),对数螺旋等弯晶，人造梯度多层膜等分析结构，平行平板式准直器不再适用。在X射线应用领域各种弯晶形式的分析器，单色器等光学器件，都是对某个点光源或线光源设计的。特别是一些人造梯度多层膜反射镜、分析器、单色器等光学器件，也是对于点光源和线光源设计的。圆心发散型准直器就是针对这些光学元件设计的。其主要形式有两种第一种是针对罗兰环(Rowlan Circle)，对数螺旋等弯晶设计的。图I是这种准直器的示意图，如图I所示，从点光源或线光源出射的光线经准直器入射到分析器，然后经弯晶衍射或反射后进入探测器或进入下一个光学系统。第二种发散型准直器是针对梯度多层膜或反射镜设计的。如图2所示，点光源或线光源出射的光线在经过多层膜或反射镜后，再经准直器到达探测器或进入其它光学器件。对于以上两种情况，都只有在点光源附近的发射光线才可以通过准直器，其它光线都被准直器遮挡掉。这样的准直器可以提高整个光学系统的分析精度，即能量分辨率。准直器的角度分辨率可近似获得。图I、图2中，Iltl是相邻挡片的入射宽度，Ii1是其出射宽度，I是光源到准直器的距离(准直器的焦距)，L是准直器的长度。对图I和图2的两种情况，每个准直器单元的角度展开为a = h0/Lo如光源具有有限尺寸而且发光均匀，对分析器上一点所接受射线角度分布的半宽约为△ a = h0/2Lo对分析器而言，Δ α直接影响能量分辨率。如想得到高分辨的准直器，要求入射宽度Iitl要小，而准直器长度L尽量长。在准直器长度受限制的情况下，减小&是关键。这对准直器的设计提出了较高的设计和工艺要求。最普通的设计是全封闭式准直器，如图3所示。在这种情况下，平板和直线的位置要保证遮挡不在焦点出射的光线.全封闭发散型准直器由二片开有多道发散槽的固定板10和插入固定板10上的光栅板20组成。二块固定板用螺栓根据需要间隔连成一框形结构。从圆心点光源发出的X光栅板之间通过到下一个光学系统或探测器，其它光线被挡掉，从而在一定程度上提高了整个系统的分析精度。然而，光栅板20如果过长则很难保证光栅板20的平整率，因而图3的全封闭式准直器的有效长度不高有鉴于此，如今迫切需要一种可以进一步提高分析器的能量分辨率和灵敏度的准直器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种圆心发散型准直器，可提高系统的灵敏度。此外，本发明还提供一种光学系统，包括上述圆心发散型准直器，可提高系统的灵敏度。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种圆心发散型准直器，所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接；在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上；所述若干组光栅组件均匀分布，与两个固定板垂直设置；各组光栅组件所在平面相交于点光源；所述两个固定板上分别开有O. 2mm的缝,插入O. 12-0. 18mm的光栅板,组成准直器，所述固定板的中间还钻有O. 2mm的多排小孔；孔中拉上O. 15mm的铜丝，成为X光的阻挡丝，从而加长了准直器有效长度。一种圆心发散型准直器，所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接；在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上。作为本发明的一种优选方案，所述若干组光栅组件均匀分布，与两个固定板垂直设置；各组光栅组件所在平面可在点光源相交。作为本发明的一种优选方案，所述连接机构包括四个连接片或连接螺栓，两个固定板均为矩形片，四个连接片或连接螺栓分别连接两个固定板的四个顶角附近。作为本发明的一种优选方案，所述两个固定板的两侧分别开有若干缝，两侧的缝中分别插入第一光栅板、第二光栅板；所述固定板的中间还设有多排小孔；孔中拉上铜丝，成为X光的阻挡丝，从而加长了准直器有效长度。作为本发明的一种优选方案，所述两个固定板上分别开有O. 2mm的缝，插入O. 12-0. 18mm的光栅板，组成准直器，所述固定板的中间还钻有O. 2mm的多排小孔；孔中拉上O. 15mm的铜丝，成为X光的阻挡丝，从而加长了准直器有效长度。作为本发明的一种优选方案，所述准直器还包括第三固定板、第四固定板，四个固定板组成一个两侧无盖的六面体的表面。一种光学系统，包括圆心发散型准直器，以及弯晶或X射线反射镜；所述圆心发散型准直器设置于点光源与“弯晶或X射线反射镜”之间；
所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接；在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上。作为本发明的一种优选方案，所述光学系统作为波长色散的分析器或构成单色器。
本发明提出的圆心发散型准直器的有益效果在于I.对有限尺寸光源，准直器的使用使之变成点或线光源，使波长色散分析成为可倉泛;2.准直器的应用可以有效的减少各种散射的X射线，减少背底散射，提高光学系统的灵敏度；3.由准直器和分析器构成的光学系统可以提高分析器的能量分辨率，进而提高系统的灵敏度。
图I为现有的准直器与弯晶的光学器件组合示意图。图2为现有的准直器与梯度多层膜或镜面的光学器件的组合示意图。图3为现有的全封闭发散型准直器的结构示意图。图4为本发明间歇式圆心发散型准直器的剖视图。图5为本发明间歇式圆心发散型准直器的立体图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一本发明专利相对于非平面的分析晶体设计相应的准直器，可提高分析器的能量分辨率和灵敏度；这样的准直器是相对于圆(源)心发散形式的。本发明圆心发散型准直器可应用于各种X射线光学系统中。请参阅图4、图5，本发明揭示了一种圆心发散型准直器，所述准直器包括相对设置的两个固定板11、12，两个固定板形成设定夹角(相交于准直器的焦点或焦点附近)，按X光谱仪结构，通过连接机构连接。如图5所示，本实施例中，所述连接机构包括四个连接片4(也可以是连接螺栓)，两个固定板11、12均为矩形片，四个连接片4分别连接两个固定板
11、12的四个顶角附近。在两个固定板11、12之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板21、若干阻挡丝3、第二光栅板22 ;第一光栅板21的中心面、若干阻挡丝3、第二光栅板22的中心面在同一个平面上。各组光栅组件均匀分布，且光栅组件(所在平面)与两个固定板
11、12垂直设置；同时，各组光栅组件所在平面可在点光源相交。所述两个固定板11、12的两侧分别开有若干缝，两侧的缝中分别插入第一光栅板21、第二光栅板22 ;所述固定板11、12的中间还设有多排小孔；孔中拉上铜丝，成为X光的阻挡丝3，从而加长了准直器有效长度。本实施例中，所述两个固定板11、12上分别开有O. 2mm的缝，插入O. 12-0. 18mm (如O. 15mm)的光栅板，组成准直器，所述固定板的中间还钻有O. 2mm的多排小孔；孔中拉上O. 15mm的铜丝，成为X光的阻挡丝，从而加长了准直器有效长度，进一步提高了分辨率。此外，所述准直器还可以包括第三固定板、第四固定板(可以当做上述连接机构)，四个固定板组成一个两侧无盖的六面体的表面。本发明可以作为发散型准直器，本发明准直器可以用于各种X射线光学系统中。同时，本发明准直器可以和罗兰环(Rowlan Circle)和对数螺旋等弯晶构成光学系统。上述光学系统可以作为波长色散的分析器或构成单色器等光学系统。此准直器可以和梯度多层膜或其它X射线反射镜构成光学系统。上述光学系统可 以作为波长色散的分析器或构成单色器等光学系统.此外，本发明准直器可以设计成封闭式，也可以设计成间歇式。本发明同时揭示一种光学系统，包括上述圆心发散型准直器以及弯晶(如罗兰环(Rowlan Circle)和对数螺旋等)；所述圆心发散型准直器设置于点光源与弯晶之间。所述光学系统作为波长色散的分析器或构成单色器等光学系统。实施例二本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，光学系统包括实施例一中介绍的圆心发散型准直器以及X射线反射镜(可以为梯度多层膜或其它X射线反射镜)；所述圆心发散型准直器设置于点光源与X射线反射镜之间。该光学系统可以作为波长色散的分析器或构成单色器等光学系统。综上所述，本发明准直器采用间歇形式，即采用平板和直线的组合(图4)，可有效提高系统的灵敏度。薄板之间嵌入阻挡丝可起到阻挡其它角度散射光线的目的，增加了准直器的有效长度。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种圆心发散型准直器，其特征在于，所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接； 在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上； 所述若干组光栅组件均匀分布，与两个固定板垂直设置；各组光栅组件所在平面相交于点光源； 所述两个固定板上分别开有0. 2mm的缝，插入0. 12-0. 18mm的光栅板，组成准直器，所述固定板的中间还钻有0. 2mm的多排小孔；孔中拉上0. 15mm的铜丝,成为X光的阻挡丝,从而加长了准直器有效长度。
2.—种圆心发散型准直器，其特征在于，所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接； 在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上。
3.根据权利要求2所述的圆心发散型准直器，其特征在于 所述若干组光栅组件均匀分布，与两个固定板垂直设置；各组光栅组件所在平面可在点光源相交。
4.根据权利要求2所述的圆心发散型准直器，其特征在于 所述连接机构包括四个连接片或连接螺栓，两个固定板均为矩形片，四个连接片或连接螺栓分别连接两个固定板的四个顶角附近。
5.根据权利要求2所述的圆心发散型准直器，其特征在于 所述两个固定板的两侧分别开有若干缝，两侧的缝中分别插入第一光栅板、第二光栅板；所述固定板的中间还设有多排小孔；孔中拉上铜丝，成为X光的阻挡丝，从而加长了准直器有效长度。
6.根据权利要求5所述的圆心发散型准直器，其特征在于 所述两个固定板上分别开有0. 2mm的缝，插入0. 12-0. 18mm的光栅板，组成准直器，所述固定板的中间还钻有0. 2mm的多排小孔；孔中拉上0. 15mm的铜丝,成为X光的阻挡丝,从而加长了准直器有效长度。
7.根据权利要求2所述的圆心发散型准直器，其特征在于 所述准直器还包括第三固定板、第四固定板，四个固定板组成一个两侧无盖的六面体的表面。
8.一种光学系统，其特征在于，包括圆心发散型准直器，以及弯晶或X射线反射镜；所述圆心发散型准直器设置于点光源与“弯晶或X射线反射镜”之间； 所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接; 在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上。
9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于 所述光学系统作为波长色散的分析器或构成单色器。
全文摘要
本发明揭示了一种圆心发散型准直器及光学系统，所述准直器包括相对设置的两个固定板，两个固定板形成设定夹角，通过连接机构连接；在两个固定板之间设置若干组光栅组件，每组光栅组件包括第一光栅板、若干阻挡丝、第二光栅板；第一光栅板的中心面、若干阻挡丝、第二光栅板的中心面在同一个平面上；所述若干组光栅组件均匀分布，与两个固定板垂直设置；各组光栅组件所在平面相交于点光源。本发明准直器采用间歇形式，即采用平板和直线的组合，可有效提高系统的灵敏度。薄板之间嵌入阻挡丝可起到阻挡其它角度散射光线的目的，增加了准直器的有效长度。
文档编号G02B27/44GK102662251SQ20121011584
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者姚正秋, 张珂, 肖延安 申请人:无锡瑞迪声科技有限公司