X射線鏡廣泛用于同步輻射設(shè)備、X射線自由電子激光器和天文X射線望遠鏡。然而，短波長和掠入射，對允許的斜率誤差有嚴(yán)格的限制。

　　近期，研究人員介紹了一種新的激光散斑角測量（SAM）技術(shù)，該技術(shù)演示了如何大幅降低斜率誤差測量。

　　團隊開發(fā)了一種新的計量儀器和技術(shù)，基于散斑角測量（SAM），它可以超越當(dāng)前計量技術(shù)的許多限制，為表征高質(zhì)量的強彎曲X射線反射鏡提供了前所未有的精度。

　　據(jù)介紹，SAM結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，很容易與大多數(shù)現(xiàn)有的X射線鏡計量儀器集成。重要的是，它可以精確測量二維的強曲面鏡，精度達到納米級。這是大多數(shù)現(xiàn)有計量儀器所缺乏的功能，彌補了X射線鏡計量界在其能力方面所面臨的差距。

　　發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science and Applications）論文中，該團隊證明了利用一種先進的亞像素跟蹤算法，可以將坡度誤差測量的角精度降低到20nrad rms。

　　研究小組表示，這種新的納米計量方法可能為開發(fā)下一代超拋光x射線鏡提供新的可能性，這也將推進同步輻射、自由電子激光器、x射線納米探測器、相干性保存、天文物理學(xué)和望遠鏡的發(fā)展。

　　Diamond的首席光束科學(xué)家、光學(xué)和計量組組長Kawal Sawhney教授補充稱：“這種新型儀器將增強Diamond公司先進的計量實驗室的能力，使我們能夠?qū)τ媱澤墳榈桶l(fā)射度Diamond- ii源所需的高質(zhì)量X射線鏡進行計量測試。X射線反射鏡的供應(yīng)商也會發(fā)現(xiàn)這種新儀器很有吸引力，因為它將使他們能夠制造比目前更好質(zhì)量的光學(xué)產(chǎn)品。”

　　高精度X射線反射鏡不斷改進和發(fā)展，以跟上全球同步加速器升級到衍射限制存儲環(huán)的步伐。

　　為了克服目前計量技術(shù)的局限性，研究小組開發(fā)了這種新的SAM光學(xué)掃描頭和方法，認(rèn)識到更精確的鏡形測量對下一代x射線鏡至關(guān)重要，以使它們能夠利用改進的光源并滿足新的需求。

　　SAM的設(shè)置看起來很簡單（圖1）。激光通過漫射器產(chǎn)生二維隨機強度圖案（散斑），它們可以被視為具有不同特征的多束鉛筆光束。因為每個散斑圖案都有獨特的特征，散斑可以被視為一組多個波前標(biāo)記。反射鏡在測量面積上的斜率變化會使散斑模式發(fā)生偏移。通過采用先進的亞像素算法精確跟蹤散斑位移，可以在二維納米尺度上測量被測表面（SUT）的斜率變化。

　　（圖1 來源：Light: Science and Applications）

　　SAM可以很容易地安裝在現(xiàn)有的非原位計量龍門上。它可以生成二維表面輪廓，提供豐富的X射線反射鏡表面輪廓信息。掃描角度范圍大、重復(fù)性好、精度高。

　　SAM儀器還可以通過對整個鏡面進行SAM的二維光柵掃描來測量環(huán)面、橢球面和拋物面鏡。SAM儀器不僅僅局限于同步X射線反射鏡，還可以應(yīng)用于自由曲面光學(xué)和其他領(lǐng)域的高質(zhì)量反射鏡，如極端紫外光刻和激光點火。

　　如何利用現(xiàn)有的計量技術(shù)來指導(dǎo)提高X射線反射鏡制造質(zhì)量的新努力變得越來越具有挑戰(zhàn)性。

　　這種新技術(shù)和儀器使用了大量的散斑，即使在單幅圖像中也能提供更好的統(tǒng)計量和更少的隨機噪聲。這一顯著的特性，將可能使擬議的SAM計量技術(shù)廣泛應(yīng)用于超精密計量和下一代X射線鏡的改進。

　　Diamond的物理科學(xué)主任Laurent Chapon評論道：“這種令人興奮的散斑角測量新技術(shù)，由Diamond的光學(xué)和計量集團成員集中開發(fā)，將能夠擴展現(xiàn)有計量儀器的能力。

　　對于下一代x射線鏡來說，需要跟上新的X射線源的步伐，以及對更強的一致性和更緊聚焦的日益增長的需求，SAM將是一個及時的撬動突破口。”

　　Diamond公司的光學(xué)和計量組使用其測試光束（B16），來開發(fā)這種先進的x射線成像和計量方法。

　　近期，一種基于斑點的全向差分相位和暗場成像技術(shù)已經(jīng)在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上展示并發(fā)表。該小組現(xiàn)在已經(jīng)成功地將這種散斑技術(shù)從X射線轉(zhuǎn)移到可見光區(qū)域。