Монохроматор, выполненный по оптической схеме со скользящим падением луча, McPherson 248/310G

• Сканирование или многоканальное детектирование (взаимозаменяемая конструкция)
• Широкий выбор дифракционных решеток
• Изменяемый угол падения луча
• Точное расположение на круге Роланда, точность до ± 4 микрон
• Точное и плавное изменение размера щели
• Щели оснащены специальными клапанами для поддержания вакуума
• Дополнительно встроенная фильтрующая пленка
• Прочная конструкция, компактный дизайн, работа в любом положении

Данный монохроматор является наиболее распространенным инструментом для работы в диапазоне от 1 нм до 100 нм. Он оснащен всем необходимым для спектроскопии в крайнем ультрафиолетовом (EUV, XUV) и мягком рентгеновском диапазонах спектра (рентгеновский монохроматор). Также мы предлагаем аналогичную версию прибора с фокусным расстоянием 2.2 м (модель 247). У вас есть возможность выбрать прибор с другими фокусными расстояниями. Сканирующий монохроматор  изменяет длину волны спектра перемещением выходной щели по кругу Роланда, сам круг соответствует размерам дифракционной решетки.

Все версии приборов оснащаются уплотнительным кольцом для создания вакуума или цельнометаллическим герметичным корпусом для создания сверхвысокого вакуума (UHV). Оснащенный микроканальными пластинами (МКП) или ПЗС, данный монохроматор является мощным диагностическим прибором, который используется для фундаментальных исследований физики плазмы (например, реакций синтеза или в экспериментах по генерации лазерной системой высших гармоник). Оснащенный полым катодом, каменным основанием, волоконным источником рентгеновского излучения,  данный  прибор является превосходным инструментом для калибровочных линий для детектора, снятия характеристик материалов или оптических компонентов. 

При использовании модели 248/310G в качестве сканирующего монохроматора достигается превосходная разрешающая способность и обеспечивается широкий спектральный диапазон. Узкая выходная спектральная щель позволяет сканировать решетки размером до 50 мм. Работая в этих пределах, оператор может сканировать спектр шириной вплоть до 0,98 нм с углом падения  88°.

Широкий ряд дифракционных решеток перекрывает диапазон длин волн от 1 нм до 310 нм. С помощью грубой калибровки дифракционной решетки (133,6 штр/мм) настройку данного прибора можно выполнить при атмосферном давлении с использованием линий спектра ультрафиолетового излучения (например, от ртутного источника света).  Кинематическая схема установки решеток обеспечивает точное расположение решеток после замены.

Камера для дифракционной решетки выполнена из нержавеющей стали и оснащена стандартным отверстием (114.3 мм) для насоса с металлическим уплотнением. Она имеет кинематическое крепление решетки, оснащена фокусировочным микрометром (в вакууме) для корректировки в случае применения дифракционных решеток с небольшим отличием в диаметре, входными пленкой и спектральной щелью, выходным монтажным портом с мембранами, фланцем и дополнительным  пленочным фильтром.

Сканирующая система модели 789A-3 (36000 шагов/об.) имеет точность 0,0004" по хорде. Эта дистанция обусловлена длиной волны и зависит от плотности штрихов решетки и угла падения луча. Двухсторонняя входная щель (ширина раскрытия регулируется в диапазоне от 5 до 500 мкм) закреплена на стене камеры дифракционной решетки. Предусмотрена точная микрометрическая регулировка по радиусу круга Роланда. В щели предусмотрены порты для крепления вакуумметра, воздушного клапана и клапана предварительной откачки. Для улучшения характеристик в диапазоне длин волн короче 30 нм установлены тонкопленочные металлические фильтры, которые блокируют рассеивание света основного изображения и более длинных волн. Для работы с мощным излучением на коротких длинах волн можно использовать фильтры типа VYNS.

1. Монохроматор со скользящим падением луча и ПЗС матрицей, модель 248/310G 

Существует несколько способов, которые позволяют настроить спектрометр со скользящим падением для выполнения экспериментов и конкретных задач. Для исследования нестационарных состояний плазмы оператору требуется быстро собрать набор данных с разрешением по времени. Для этих целей прибор оснащен электронно-оптическими преобразователями на микроканальных пластинах, выполняющими  функции решетки. Напротив, для контроля узкой зоны спектра (например, рентгеновского излучения) для детектирования данных более высокого разрешения можно воспользоваться ПЗС детектором, но при этом временная шкала также увеличивается. Для рефлектометрических измерений или выполнения калибровок в лучах мягкого рентгеновского и крайнего ультрафиолетового излучения прибор можно перенастроить с целью удобства работы с рефлектометрами и гониометрами. Модель McPherson 248/310G создана для детектирования спектра мягких рентгеновских и жестких ультрафиолетовых излучений с помощью сплошного ПЗС детектора с задней подсветкой и без покрытия. Скользящий луч падает перпендикулярно к выходному лучу. Центр ПЗС матрицы имеет наилучшую фокусировку. Детектор можно сканировать по кругу Роланда для позиционирования любой длины волны в центре детектора.

2. Крепление ЭОП на микроканальных пластинах со скользящим падением луча в монохроматоре модели 248/310G

Для сбора накопленных спектральных данных в диапазоне мягкого рентгеновского и крайнего ультрафиолетового излучений можно воспользоваться микроканальной пластиной, расположенной по касательной к кругу Роланда. Таким образом, можно собирать данные в области до 40 мм. Применение высокочувствительных фотокатодных материалов, а также повышенные требования к вакуумным системам на МКП исключают возможность перенастройки прибора в условиях атмосферного давления. Крепление МКП включает в себя полный набор регулировок для фокусировки, вращения, поворота и пр., чтобы оптимизировать  захват спектра в вакууме. МКП обычно используется в монохроматорах McPherson шириной 40 мм, поэтому требуется несколько импульсов, чтобы перекрыть весь волновой диапазон. Полученные данные передаются по коническому волокну (60%), которое подключено к матрицам ПЗС или PDA. С помощью МКП можно осуществлять сканирование в диапазоне от 2 нм (край МКП) до 250 нм (центр МКП), в котором фотокатоды CsI уже не работают.

3. Монохроматор 248/310G с полым катодом модели 629 и камерой рефлектометра 

Калибровку и рефлектометрию можно выполнять с помощью модели 248/310G. Источник света в этом случае устанавливают на сканирующей каретке. Достаточно настроить монохроматор на определенную длину волны, чтобы получить хороший выходной пучок фиксированной траектории для калибровки и рефлектометрических измерений. Источники света в монохроматоре должны иметь компактные размеры. Отличной альтернативой является полый катод (модель 629) и волоконный источник рентгеновского излучения  модели 642. Последний источник имеет два эквивалентных выходных пучка, которые облегчают выполнение измерений абсолютных значений.

McPherson разработал и изготовил первый коммерческий спектрометр со скользящим падением луча для Колумбийского университета в 1967 году. До этого существовала брешь между рабочими диапазонами кристаллических монохроматоров и монохроматоров с нормальным падением луча. Геометрия скользящего падения раздвинула рамки геометрической оптики, дифракционных решеток и точной обработки. Прибор со скользящим падением луча и фокусным расстоянием 10.6 м был построен для Национального института стандартов и технологий  (NIST), который использует широкие пленочные пластины при работе в качестве спектрографа. Этот инструмент до сих пор собирает данные с непревзойденной точностью.