基于位置敏感半導(dǎo)體光電器件的同步輻射光斑位置檢測(cè)

孟 楠 曾建榮 李中亮 邊風(fēng)剛

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海201800）

2（中國科學(xué)院上海高等研究院 上海201204）

3（中國科學(xué)院大學(xué) 北京100049）

同步輻射具有高亮度、準(zhǔn)單色性、高準(zhǔn)直、理想偏振等其他光源無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料、信息等領(lǐng)域［1］。同步輻射光在光束線傳輸過程中需要經(jīng)過狹縫、單色器、反射鏡等光學(xué)元件，光束線元件位置或姿態(tài)變化會(huì)引發(fā)樣品處光斑漂移或強(qiáng)度變化。尤其是單色器第二晶體或反射鏡角度的變化，這些器件距離樣品較遠(yuǎn)，微小的角度偏差將會(huì)帶來樣品處光斑位置的較大變化。同步輻射實(shí)驗(yàn)通常需要對(duì)光斑位置、光斑尺寸、光通量的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保實(shí)驗(yàn)過程中獲得可靠數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)研究發(fā)展，用戶對(duì)于X 射線空間分辨率的要求越來越高，各光束線光斑尺寸通常工作在微米量級(jí)的范圍，光斑穩(wěn)定性要求控制在光斑尺寸的百分之幾以內(nèi)。因此需要在光束線站中安裝微米級(jí)甚至亞微米級(jí)分辨率的X射線位置探測(cè)器用于監(jiān)測(cè)光束位置的變化。

同步輻射光束線常用的位置探測(cè)器（X-ray Beam Position Monitor，XBPM），采用光電轉(zhuǎn)換的像素傳感器來探測(cè)光束截面強(qiáng)度分布，或依據(jù)位置變化帶來的光強(qiáng)分配來測(cè)量光束傳輸過程中的位置變化［2］。常見的XBPM 有以下幾種：絲掃描型［3-4］、刀片強(qiáng)度分配型、薄膜散射型和發(fā)光靶型。絲掃描型的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其探針由石墨絲或耐高溫金屬絲制成，可實(shí)現(xiàn)一維探測(cè)。其原理是通過監(jiān)測(cè)探針掃描光束時(shí)光電流變化對(duì)應(yīng)掃描位置來檢測(cè)光束，其分辨率可在1μm 左右。……