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曹磊峰教?
q日Q中国工E物理研IȀ光聚变研I中心和中国U学学院微电子所{单位合作,通过齐心协力、刻苦攻养I研制成功了基于X线单衍射光栅的所谓无谐L光栅单色仪,q进一步开展面向应用的工程化业化研究Q开启了光栅单色仪的无谐波时代?
光栅单色仪是一U常用的光谱分析仪器Q它利用光的辐射、色散、和吸收{原理通过光谱分析的技术途径Q可以对物质的成分和含量乃至状态进行定性或者定量的分析。因此,光栅单色仪在U学研究各领域、社会服务各行业均有非常重要的应用?
无谐波光栅单色A模型
“构成单色A核心元g的衍光栅是一U多U衍元Ӟq导致了利用光栅单色仪获得的‘单色光束’不可避免地h波长为目标L长整数分之一的所谓‘高ơ谐波组分’。高ơ谐波组份的存在显而易见地降低了单色光束的光谱U度Qؓ光谱分析技术的应用带来很大的技术困扰ƈ增加了应用成本。谐波组份因而也被称作谐波污染。”中国工E物理研IȀ光聚变研I中心研I员曹磊峰如是说?
据了解,解决高次谐L污染的通用做法是,在单色A的输出光路中插入抑制谐Ll分的窄带o光片Q将输出光束中不期望存在的高ơ谐波o除掉?
“o光片的引入,增加了光栅单色A的结构复杂性和使用成本。针对不同L长的光,q需要选择不同设计的o光片以达到良好的使用效果。在늣波谱自真I外至软X线的L长区域,高次谐L污染的问题尤光以解冟뀂”曹峰_而且在这一波长区域QQ何材料均对其有非常显著的吸收。在q一波段Q对不同波长的光束设计和选择合适的滤片非常困难而且相当昂贵Q同时还不得不忍受对目标光束亮度的显著衰减?
为此Q科学家q行了不懈的探烦。他们在真空紫外臌YX线波长区域抑制高次谐L污染的采用的做法Q目前包括气室法Qo片法和反镜法等{。这些做法,在显著增加真I外至软X线波段单色仪的l构复杂性和使用成本的同Ӟ无一例外C显著衰减目标波长光束的亮度ƈ影响光束质量?
中国工程物理研究院激光聚变研I中心和中国U学学院微电子所合作另辟y径Q以自主研发拥有自主知识产权的单U衍光栅,替代h多衍射特征的传l衍光栅,从源头上消除了光栅单色A的高ơ谐波组分,以单U衍光栅开发的新型单色仪,不再需要在输出光\上附加谐波抑制组件或措施?
然而这一重大成果的背后,是科研h员数十年如一日的实验、攻兟?
2002q曹峰在其博士论文中提Z利用二值化正u透过率函数实现X线单衍射光栅的徏议。此后的十几q中Q他与中U院微电子所谢常青合作,分别带领自己的团队集智合作研制成功了q种前所未有的新型色散元Ӟq在惯性约束聚变激光等d体诊断中得到了重要应用?
反射式单U衍光?
重大成果研发成功后,如何推广应用Q其发挥更大的C会价|是曹峰着急的事?
2012q_曹磊峰团队与大恒(集团)有限公司、中U院微电子所、同大学、清华大学、中U院高能物理研究所、中U院I间中心、四川材料工艺应用研I所联合甌h了科技部国安大科学A器设备开发专,协同d、合作研制开发YX线/极外无谐L光栅单色仪,q推动这U基于新型色散原件的新型U学仪器讑֤的工E化、业化发展?
l过两年的躬行实践,2014q底Q项目组研制的国际首台YX线/极外无谐L光栅单色仪调试成功,在不附加M谐L抑制措施的情况下输出光束的光q度达?9.7%Q领先于国际同类讑֤附加谐L抑制措施所能达到的最好水q?99%)?
2016q?月止Q项目组又先后研发了多台无谐波光栅单色AQ其中有两台已调试成功准备投入应用,其他的也处于紧张的加工、装调阶Dc?
“单U衍光栅的问世为光源单色化和光谱分析技术带来了新的技术机遇,光栅单色仪开启了‘无谐L’污染的新的历史阶段。”曹峰_虽然数十q如一日,探烦单衍射光栅的世界,枯燥而辛劻I但是看到它的问世Qƈ走向产业化,q让他十分欣慎ͼ未来他将l箋上下而求索,在光栅单色A领域中更加求真求新?