；15、转盘靶；16、滤片；17、入缝；18、水平聚焦 镜；19、竖直聚焦镜；20、平面镜；21、光栅；22、出缝；23、运动控制系统；24、单色仪波长扫 描控制系统；1101、光栅旋转机构；1102、平面镜旋转机构；1103、光栅平移切换机构；1104、 光栅调节座；1105、第一丝杠；1106、第一直杆；1107、第二丝杠；1108、第二直杆；1109、第一 正弦杆；1110、滚珠；1111、弹簧；1112、第二正弦杆。
【具体实施方式】
[0046] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0047] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0048] 请参阅图1-图9:
[0049] 本发明是这样实现的，一种小型能量连续可调无谐波软X射线无谐波光束线系统 包括机械构件、光学组件和控制系统三大部分，见图1、图2及图3。
[0050] 机械构件包括：靶竖直运动组件1、靶旋转运动组件2、靶架3、四维调整组件4、靶 室5、水平聚焦镜室6、水平聚焦镜架7、竖直聚焦镜室8、竖直聚焦镜架9、单色器室10、单色 器11 ;
[0051] 光学组件沿着光路依次为激光器12,括束镜13、聚焦镜14、转盘靶15、滤片16、入 缝17、水平聚焦镜18、竖直聚焦镜19、平面镜20、光栅21、出缝22 ;
[0052] 控制系统包括转盘靶运动控制系统23以及单色仪波长扫描控制系统24;
[0053] 束线的光源系统为激光转盘靶等离子体光源，见图1和图3;激光器12输出的光 束G，在前进方向上，依次设置有括束镜13、聚焦镜14,激光经括束后聚焦在转盘靶15上； 转盘革巴15安装在革巴室5内；
[0054] 如图3所示，靶旋转运动组件2,其转轴方向是竖直方向，经靶架3转换后转盘靶的 转轴转变为水平方向；靶旋转运动组件2固定在靶竖直运动组件1上；靶架3固定在四维调 整组件4,经过隔振后与靶室5连接，通过调节四维调整组件4,整体调节靶架3的二维水平 方向以及俯仰角度；通过控制靶旋转运动组件2和靶竖直运动组件1的组合运动，控制转盘 革巴15做螺旋运动；
[0055] 进一步，所述的转盘靶15,对于软质地的靶材，通过一个不锈钢底座进行转接到靶 架3上；对硬质地的靶材，直接加工为转盘靶15安装与靶架上3 ;转盘靶15的平行度小于 20μm，平整度小于10μm。
[0056] 从激光器12输出的激光经括束镜13括束后，再由聚焦镜14聚焦到靶材上。通过 调节聚焦镜14,使得激光峰值功率最大处始终处于靶面。当真空度足够高时，靶竖直运动组 件1和靶旋转运动组件2开始工作，通过控制靶旋转运动组件2旋转速度以及靶竖直运动 组件1竖直运动速度，激光打靶时在转盘靶15上形成均匀的焦斑，焦斑形成的轨迹为阿基 米德螺旋线，充分的利用靶材。激光与转盘靶5相互作用产生的软X射线出射方向，与激光 入射方向的夹角为2Γ，保证单位立体角内辐射的光子较多。辐射出的软X射线源经过滤 片，滤除可见光以及散射激光，进入束线入缝17。
[0057] 束线的分光系统包括入缝17、水平聚焦镜18、竖直聚焦镜19、平面镜20、光栅21、 出缝22,见图1和图2 ;经入缝17进入的宽谱软X射线，首先进入水平聚焦镜室6,掠入射 到水平聚焦镜18上，其光学面竖直放置，面型可以选择球面或柱面，通常光路方向的尺寸 较大，以覆盖掠入射到镜面上拉长的光斑；
[0058] 水平聚焦镜18安装在水平聚焦镜架上7,镜架是一个6维调整组件，固定在水平聚 焦镜室6内，能够调整水平聚焦镜18的3维空间位置和3维旋转姿态，使其精确的放置在 光路设计位置。
[0059] 进一步，水平聚焦镜18的作用是将入缝处的入射光在水平方向聚焦到出缝处；其 成像过程满足聚焦方程和平面光栅刻线方向消离焦条件：
[0060]
[0061]
[0062] 其中&为水平聚焦镜18的曲率半径；ph为入缝到水平聚焦镜18的中心光程；qh 为水平聚焦镜18的像距；rlh表示水平聚焦镜18对入缝的水平聚焦像到光栅的光程，即光 栅的水平成像物距，r2h表示光栅的水平成像像距，见图5。
[0063] 经水平聚焦镜18反射的宽谱软X射线在水平方向上偏转后，进入竖直聚焦镜室8， 掠入射到竖直聚焦镜19上，其光学面向上放置，面型可以选择球面或柱面，同样的其光路 方向的尺寸较大，以覆盖掠入射到镜面上拉长的光斑。
[0064] 竖直聚焦镜19安装在竖直聚焦镜架上9,镜架是一个6维调整组件，固定在竖直聚 焦镜室8内，能够调整竖直聚焦镜19的3维空间位置和3维旋转姿态，使其精确的放置在 光路设计位置；
[0065] 进一步，竖直聚焦镜19的作用是对入射光进行竖直方向聚焦，竖直方向也是该束 线的色散方向，平面光栅21对竖直聚焦镜19的像再次成像于出射狭缝处；其成像过程满足 聚焦方程、平面光栅色散方向消离焦条件和光栅方程：
[0066]
[0067]
[0068]
[0069] 其中R2为竖直聚焦镜19的曲率半径；pv为入缝到竖直聚焦镜19的光程；qv为球 面镜2的像距；rlv表示球面镜2对入射狭缝的竖直聚焦像到光栅的光程，即光栅的竖直成 像物距，r2v表示光栅的竖直成像像距，r2v=r2h;α，β为光栅的入射角和衍射角；λ为入 射光波长，d。为光栅的周期，竖直聚焦镜19聚焦示意图见图6 ;
[0070] 经竖直聚焦镜19反射的宽谱软X射线在竖直方向向上偏转后，进入单色器室10， 经单色器11分光后，所需的特定波长的单色光经过出缝22选通输出。单色器11的光学元 件包括平面镜20和四块光栅21，光栅绕自身中轴线转动，平面镜引用Riemer的运动学解析 原理[F.RiemerandR.Torge,Nucl.Instrum.Methods208, 313-314]，绕平行于光概转动 轴线的另一轴线离轴转动（见图7)，在波长扫描的时候，为了保证消离焦条件总能满足，必 须使衍射角和入射角的余弦比值为一个常量，Sf
图7中为了方便说明光栅和 平面镜的相互关系，以光栅中心为坐标原点，以入射光方向为X轴方向建立坐标系， 分别为光栅21的入射角和出射角以及平面镜20的掠入射角，+ ΧΜ，ΥΜ为 平面镜旋转轴的坐标，RM为其旋转半径，XI为入射光轴和平面镜交点的横坐标，ΥΗ为出射 光轴和入射光轴高差。平面镜20反射的光线在光栅表面的坐标为：
[0071]
[0072] 其中单色器11的参数ΥΗ可以根据实际光束宽度和机械结构选取。而参数 ΧΜ，ΥΜ，RM通过选取三个不同的波长所对应的α,.,β,.,φ,·(i= 1，2, 3)代入上式令Ws= 0求得。 三个波长一般选取单块光栅覆盖的上限、下限和中值。相应的建立起来波长随光栅21入射 角变化的函数关系式：8；111€[-8；[11(3(308((%008€[)) = /(1，通过这一关系就可以确定每 个波长对应的光栅21入射角及平面镜20的掠入射角。
[0073] 单色器11的机械结构包括光栅旋转机构1101平面镜旋转机构1102,以及光栅平 移切换机构1102,见图8。
[0074] 进一步，光栅21平移切换机构的作用是在不同的谱段间进行光栅21切换，该机构 最大可安装4块光栅21在光栅调节座1104,光栅调节座1104对每一块光栅都有独立的3 维旋转和1维平移机构，确保光栅能够精确的放置在光栅转轴上。通过真空外的伺服电机 驱动第一丝杜1105推动真空内的一根第一直杆1106运动，第一丝杜1105与第一直杆1106 采用柔性波纹管密封，直杆推动光栅调节座1104整体做平移运动，从而实现光栅21切换的 功能。
[0075] 进一步，平面镜旋转机构1102采取sin-bar的结构，它通过真空外的伺服电机驱 动第二丝杠1107推动一根真空内的第二直杆1108运动，第二丝杠1107与第二直杆1108 之间采用柔性波纹管密封，第二直杆1108与第一正弦杆1109之间通过滚珠1110进行点接 触，使用弹簧1111消隙；第二直杆1108推动第一正弦杆1109绕其转轴旋转但平面镜20安 装的位置不在旋转轴上，其旋转半径为冊。光栅旋转机构1101与平面镜旋转机构1102驱 动方式相同，只是与第二正弦杆1112同轴安装的光栅调节座随绕过光栅极点平行光栅刻 线的轴整体转动。
[0076] 在进行波长扫描时，只需要在电脑操作界面中输入所需的波长λ，单色仪波长 扫描控制系统24就可以根据事先输入的单色器的结构和光栅参数，直接控制光栅平移切 换机构1103,将所需的光栅移到光路中，同时控制光栅旋转机构1101和平面镜旋转机构 1102,调节光栅21及平面镜20的