同步輻射用像差校正全息光柵的逆向設計

《同步輻射用像差校正全息光柵的逆向設計》是依託中國科學技術大學，由張國斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：同步輻射用像差校正全息光柵的逆向設計
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張國斌
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

高性能光柵單色器是同步輻射軟X射線-真空紫外光譜套用研究的必要設備、也是充分發揮先進同步輻射光源優越性能的關鍵。光柵作為單色器主要部件，充分研究其像差校正能力及實現方法，將對束線的性能提升起到決定性作用。本項目將研究像差校準全息光柵的逆向設計方法，結契約步輻射光束線設計中常用的光柵單色器結構，通過對光線追跡獲得的出縫上點列圖數據的提取及分析，研究建立恰當的像差評價函式的方法；通過研究遺傳算法等先進最佳化算法在評價函式最佳化中的套用及具體實現方法，獲得同步輻射光束線使用的像差校正全息光柵最最佳化曝光光路，從而實現像差校正全息光柵的逆向自動設計。這一方法使全息光柵製作工藝設計和光柵單色器光學設計兩者有機結合起來，有利於先進同步輻射束線設計，也有助於其他高性能光柵單色器的設計。

結題摘要

隨著我國同步輻射套用水平的不斷提高，對光束線性能的要求也在不斷提高。光柵單色器是同步輻射軟 X 射線-真空紫外光束線的核心設備，而光柵作為單色器主要部件，對 束線的性能起到決定性作用。本項目針對同步輻射光束線設計中常用的光柵單色器結構，研究了像差校準全息光柵的逆向設計方法。根據同步輻射光束線特有的光路設計要求，本項目首先研究了同步輻射光柵單色器像差評價函式的獲得方法，通過光線追跡獲得出縫上點列圖數據的提取及分析，建 立了恰當的像差評價函式的方法；通過遺傳算法等先進最佳化算法在評價函式最佳化中的套用及具體實 現方法，獲得同步輻射光束線使用的像差校正全息光柵最最佳化曝光光路，從而實現了同步輻射像差校正全息光柵的逆向自動設計方法。上述研究，建立了同步輻射光柵單色器像差矯正全息光柵設計及製作的理論方法，並得到了相應的計算機輔助設計程式。利用上述設計方法，分別實現了軟X射線平場光譜儀像差矯正全息光柵的設計、同步輻射真空紫外區Seya-Namioka單色器像差矯正全息光柵的設計及製作、真空紫外區球面光柵單色器像差矯正全息光柵的設計及製作等。初步的線上測試結果表明了本項目所研究的方法的可行性，為下一步更廣泛的套用提供了基礎。本項目研究使全息光柵製作工藝設計和光柵單色器光學設計兩者有機結合起來，有利於先進同步輻射束線設計，也有助於其他高性能光柵單色器的設計。