通过钻石光源
图1
散斑角度测量实验装置的示意图
SAM仪器安装在空气轴承扫描台上，当散斑投射到被测表面的不同部分(SUT)时，反射镜面的散斑图案会发生移动
通过采用子像素跟踪算法，可以从两个散斑子集图像(f和g)之间的散斑位移计算角度变化
滑座的俯仰误差用自准直仪测量，SUT斜率的变化由SAM和自准直仪角度导出
信用:钻石光源 一种新的激光散斑角度测量(SAM)技术在《光:科学与应用》的一篇论文中详细介绍，该技术演示了如何大幅降低斜率误差测量
这一点很重要，因为X射线镜广泛用于同步辐射设施、X射线自由电子激光器和天文X射线望远镜
然而，短波长和掠入射对允许的斜率误差施加了严格的限制
尽管先进的抛光技术已经生产出具有斜率误差(低于50 nrad均方根(rms))的镜子，但是许多现有的计量技术难以测量它们
此外，SAM体积小、成本低，并与大多数现有的x光反射镜计量仪器集成
论文“用激光散斑角度测量X射线反射镜的纳米精度计量”
王红昌、西蒙·莫里康尼和教授
来自钻石光源的光学和计量组的卡瓦尔·索尼描述了他们团队开发的一种新的计量仪器和技术
基于散斑角度测量，它可以超越当前计量技术的许多限制，并为表征弯曲度大的高质量x光反射镜提供前所未有的精度
现代同步辐射设备和X射线自由电子激光器为尖端科学和工业研究提供高亮度X射线
X射线束的成功开发和有效利用取决于所用光学器件的质量
x射线反射镜是重要的光学元件，因其高效率和固有的无色特性而被广泛使用
x光反射镜的高度误差(表面偏离理想轮廓)不可避免地会降低波前和聚焦性能
对于要求最苛刻的X射线应用，如极高的能量分辨率或纳米聚焦，所需的高度误差通常低于1 nm rms
因此，x光反射镜的制造和计量带来了重大挑战
博士；医生
高级光学科学家、这项研究的主要作者王红昌解释了这项新技术的优势:“我们开发的基于散斑的计量仪器SAM是一种紧凑、低成本的仪器，易于与大多数其他现有的X射线镜计量仪器集成
重要的是，它允许精确测量二维的强曲面反射镜，精度为纳米
这是大多数现有计量仪器所缺乏的一个特点，弥补了X射线镜计量界在能力上的差距
这句话“如果你不能测量它，你就不能改进它”，在超抛光x光镜的制造和表征中尤其如此
" 在这篇论文中，研究小组证明，利用先进的亚像素跟踪算法，可以将斜率误差测量的角度精度降低到20弧度rms
该团队表示，这种新的纳米计量方法有可能为开发下一代超抛光X射线镜打开新的可能性，这也将推动同步辐射、自由电子激光器、X射线纳米探针、相干保持、天文物理学和望远镜的发展
关于这种新计量技术的论文的合著者，教授
Kawal Sawhney是Diamond的主要束线科学家和光学与计量组组长，他补充道:“这种新型仪器将增强我们在Diamond的最先进计量实验室的能力，使我们能够计量测试将Diamond升级为低发射度Diamond-II光源所需的极高质量的X射线镜
X射线镜的供应商也将发现这种新仪器很有吸引力，因为它将使他们能够制造比目前质量更好的光学器件
" 图2
王红昌博士(左)正在指导他的博士生西蒙·莫里科尼(右)测试萨姆系统
信用:钻石光源 随着同步加速器向衍射受限存储环的全球升级，高精度X射线镜不断得到改进和发展
为了克服现有计量技术的局限性，该团队开发了这种新的SAM光学扫描头和方法，认识到更精确的反射镜图形测量对于下一代X射线反射镜至关重要，以使它们能够利用改进的光源并满足新的需求
SAM设置看似简单(图
1)
2D随机强度模式(散斑)是通过漫射器照射激光产生的，它们可以被视为具有不同特征的多束铅笔光束
因为每个散斑图案具有独特的特征，所以散斑可以被视为一组多个波前标记
在反射镜的测量区域上反射镜斜率的变化会移动散斑图案
然后，通过使用先进的亚像素算法精确跟踪散斑位移，可以在二维纳米辐射水平上测量被测表面(SUT)的斜率变化
SAM可以很容易地安装在现有的异地计量台架上
它可以生成2D表面轮廓，提供关于x光反射镜表面轮廓的丰富信息
除了更大的扫描角度范围和出色的可重复性，还实现了高精度
SAM仪器还可以通过对整个镜面执行SAM的2D光栅扫描来潜在地用于测量环形、椭圆形和抛物面反射镜
最后，SAM仪器不局限于同步加速器X射线反射镜，还可以应用于自由光学和其他领域的高质量反射镜，如极端紫外线光刻和激光点火
当前可用的计量技术越来越具有挑战性，以指导提高x光反射镜制造质量的最新努力
基于SAM的新技术和仪器使用了非常多的散斑，即使在单个图像中也提供了更好的统计和更少的随机噪声
这一显著特点将有可能使提出的SAM计量技术广泛用于超精密计量和下一代X射线镜的发展
钻石公司物理科学总监劳伦特·查蓬评论道；“这种令人兴奋的散斑角度测量新技术由戴蒙德的光学和计量小组成员集中开发，将能够扩展当前计量仪器的能力
对于下一代x光反射镜来说，需要跟上新的x光源以及对更大的一致性和更紧密的聚焦的不断增长的需求，SAM将是一个及时的援助来源
" 戴蒙德的光学和计量小组利用其测试光束线(B16)开发了这种先进的x光成像和计量方法
最近，基于散斑的全向微分相位和暗场成像已经被演示出来，并发表在《美国国家科学院院刊》上
该团队现在已经成功地将这种散斑技术从x光转移到可见光区域
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