JSR-用于中能RIXS的超高分辨光谱仪-IRIXS 摄谱仪
共振非弹性X射线散射 (RIXS)是研究动量、能量和原子内和原子间电荷的极化依赖性，物质的自旋、轨道和晶格激发的一种强大技术。特别是研究磁振子需要仪器能够测到小于100 meV的能量转移，这非常强调仪器的分辨能力。
今年五月，由来德国Desy，美国APS和德国马克斯普朗克研究所的研究团队在Journal of Synchrotron Radiation发表了一篇名为：“IRIXS Spectrograph: an ultra high-resolution spectrometer for tender RIXS”。
在文中，作者介绍了Ru L3-edge IRIXS 光谱仪及其操作方法，通过光线追踪进行了说明，并提供了其测试性能的实验数据。研究团队选用了横向渐变镀膜的抛物面Montel反射镜，并结合准直和色散多晶光学器件。这种设置使进入光谱仪的光子具有 11 µrad meV-1 的大能量色散率，然后使用第二个 Montel 反射镜将其转换为实际空间坐标到位置敏感检测器 (PSD) 上。
IRIXS 光谱仪在单次拍摄中捕获 120 meV 光谱窗口，具有出色的吞吐量。结合新型窄带宽 (30 meV FWHM) 无色散嵌套四反射高分辨率单色器，光谱仪的整体能量分辨率优于 35 meV FWHM 。
德国DESY，PETRA II同步辐射P01线站IRIXS Spectrograph仪器的布局图及实物图
作者选用的部分X射线核心组件解析：
1. X射线Montel镜片
Montel 反射镜由两个独立的抛物面多层反射镜组成，沿其边缘以 L 形配置正交连接，如上图所示。对多层膜的周期，一个明确的横向梯度保证了入射光线沿反射镜的长度随入射角的变化而得到等效的布拉格反射。因此，Montel 反射镜在垂直和水平方向上收集和准直来自点源的相对大立体角的散射 X 射线（或者，如果在反向几何中使用，则交替聚焦良好准直的光束）。MC和MF 反射镜(位于探测器前端)分别由德国A公司和 Incoatec GmbH 制造，并在2840eV的Ru L3边缘附近工作。它们一般接受超过 30 mrad*30 mrad 的散射辐射并将光束准直到大约 100 mrad*100 mrad。完整的制造商规格列于下表中。
2840eV Montel镜片参数表：
| 镜片 | A公司 | Incoatec GmbH |
| 光学长度(L) | 150mm | 148mm |
| 聚焦长度'(S) | 200mm | 200mm |
| 顶点曲率半径（p) | 0.53mm | 0.54mm |
| 布拉格角(θB) | 2.1° | 2.1° |
| 光束尺寸（b） | 5.5 mm * 5.5 mm | 5.5 mm * 5.5 mm |
| 入口孔径 | 3.8 mm | 3.8 mm |
| 出口孔径 | 5.5 mm | 5.5 mm |
| 多层膜材料 | Cr/C | Ni/C |
| 周期(d0 –d1) | 4.98 – 7.85 nm | 4.83 – 7.42 nm |
| 多层膜层数 | 80 | 100 |
| Gamma ratio | 0.35 | 0.45 |
| 层间粗糙度（RMS） | ≤0.3 nm | ≤0.3 nm |
| 收集立体角 | 30 mrad * 30 mrad | 30 mrad * 30 mrad |
| 估计发散角 | ~100 µrad | ~100 µrad |
| 斜率误差（RMS） | ≤12µrad | ≤12µrad |
| 微观粗糙度 | ≤0.3nm | ≤0.3nm |
| 估计反射率 | ~70% | ~70% |
2. 位置灵敏探测器（PSD）
由于光谱的设计要求位置灵敏探测器需要放置在能量光谱的焦平面，这个面位于出射聚焦束的2°位置。 德国greateys公司为IRIXS定制为一款ALEX探测器以满足实验的严苛要求。ALEX搭载的是一款全帧、硅CCD芯片，像素数为：2048*2064，像素尺寸为：15µm*15µm，同时sensor与法兰面是90°垂直的。同时非常关键的一点是这款芯片在光束入射方向没有陶瓷边框，使得光子可以直接打在CCD上，整个CCD都是有效探测区域。
如下是ALEX相机的主要特点：
