Mounting of a CCD detector on the Rowland circle of a grazing-incidence spectrometer for use in beam-foil spectroscopy

Abstract

A back-illuminated CCD (Charge Coupled Device) detector was tested on a 2.2 meter-McPherson/Nikon Grazing Incidence Spectrometer. On mounting the CCD-chip at the grazing incidence, setting of the CCD-chip at a high angle to the incident photons is required. In this case, the following two practical problems emerge: (1) a high-percentage of the incident photons are reflected by the CCD-chip; and (2) substantial expansion of the chip dead layer at the rate of 1/cos(alpha), where alpha is a high incident angle. Th deal with these problems, the CCD-chip was mounted perpendicular to the incident beam. However, this setup caused an imaging problem at both sides of the CCD-chip center. This imaging problem was considered in terms of geometry, looking particularly at the imaging light from the vacuum spark source, with the recording of the spark-spectrum at various positions on the Rowland circle. Resonance between the two lines 2p(sup 6)-2p(sup 5)3s, at160.07 and 161.69 angstroms respectively, and their intercombination lines were observed. These are Ne-like Al lines. These two lines were positioned almost at the center of the CCD-chip, and showed high resolving power.

2.2メートルMcPherson/Nikon斜入射分光計上で、背面照射CCD(電荷結合素子)検出器を試験した。斜入射でのCCDチップの据付けには、入射光子に対して高角度でCCDチップを設定することが要求される。このときに2つの実用上の問題を生じる、すなわち(1)CCDチップが入射光子を高い割合で反射すること、(2)高角度αになると、チップの不感層が1/cos(α)の割合で実質的に拡大することである。このためにCCDチップを入射ビームに垂直に設定した。これにより上記の2問題を軽減できたが、CCDチップの中心の両側でのイメージング問題を生じた。このイメージング問題を幾何学的議論と真空スパーク源からのイメージング光で検討した。ローランド円上の様々な位置でのスパーク・スペクトルを記録した。それぞれ160.07および161.69オングストロームである2本の2p(sup 6)-2p(sup 5)3s共鳴および異重項間遷移線を観測した。これらは、Ne様Al線である。この2本の線はほとんどCCDチップの中央に位置しており、分解能は良好であった。