闭环自适应式X射线镜的皮科米级表面控制,带有集成的实时干扰度反

科学领域:

• 光学和X射线科学 视觉和X射线科学
• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 控制系统和计量学

背景情况:

• 同步光和自由电子激光设备需要精确控制X射线束.
• 现有的自适应光学系统面临着X射线波面操纵稳定性,精度和速度的挑战.
• 可变形镜是塑造X射线束的关键组件,但要达到亚纳米精度是很苛刻的.

研究的目的:

• 开发和测试一个闭环自适应镜像系统,用于快速,精确和超稳定的X射线束成型.
• 为了在宏观的X射线镜中证明亚纳米高度分辨率和稳定性.
• 在苛刻的条件下验证系统的性能,包括歇斯底里和环境因素.

主要方法:

• 使用压电双形形变形镜,通过20kHz的干扰度传感器连续监测光学表面.
• 实现了将高度数据自主转换为压缩执行器的电压命令,从而实现闭环形状的修改.
• 设计了一个温度不敏感的计量框架,以提高参考数据的稳定性和可重复性.

主要成果:

• 实现了镜面组件的可重复曲和稳定,以<200 pm峰值到谷间误差,无论曲历史如何.
• 在开放循环系统中观察到的纳米尺度漂移的证明稳定性.
• 通过超过100万个电压周期的验证系统稳定性,没有损坏或性能降低.

结论:

• 开发的闭环自适应镜系统在X射线领域提供了前所未有的快速和精确的光学控制.
• 该系统提供实时,超精确,温度不敏感的镜像形状控制,具有原子级高度分辨率.
• 这项技术对光学界非常有益,包括极紫外线 (EUV) 石版,需要纳米以下镜子曲控制.