液氮冷却硅晶体单色器的研究

第三代同步辐射光源给光束线设计带来的关键问题之一是高热负载．本文讨论了采用液氮冷却硅晶体单色器的原理、实验装置以及测试结果．     

双晶单色器束线调试的理论计算

本文报道了在北京同步辐射实验室4W1B光束线双晶单色器的安装调试过程中所做的理论计算.给出了单色光强度、能量分辨率及能量的准确性与各个可调整自由度的关系.由计算结果,提出了合理的双晶单色器调整步骤及各个自由度的调整精度要求.     

Johann单色器能量分辨率分析

Johann单色器是一种广泛应用的X光单色器,对其能量分辨率已有若干工作进行过分析.对此问题进行了进一步的分析,改进了已有的工作.将计算结果和已有公式的计算结果同时与SHADOW追迹结果进行比较,理论计算与追迹结果有更好地吻合,同时适用范围更大.     

液氮间接冷却晶体单色器第一晶体热变形模拟计算

针对上海光源U27波荡器光源, 用ANSYS有限元软件对晶体单色器第一晶体液氮间接冷却进行数值模拟, 给出晶体表面倾斜误差与热负载、冷却条件和布喇格角范围等因素的关系, 为晶体单色器的设计与制造提供热缓释依据. 晶体距光源中心24m时最大垂直入射功率密度约为60W/mm², 在布喇格角调节范围小于30°时, 晶体厚度大于30mm, 晶体吸收总功率上限可到240W, 即可满足SSRF储存环电子束流升级到400mA的需求, 采用正常液氮(78K)冷却晶体, 晶体表面热变形倾斜误差可控制在3arcsec以下.     

3B1B光束线单色器设计及标定

单色器为同步辐射光束线的关键部件.它的功能是选定实验所需的光子能量,其性能的好坏直接影响到束线的整体性能.Seya-Namioka型光栅单色器由于其结构比较简单,性能较好,所以在VUV真空紫外波段光束线中得到了广泛的应用.本文介绍了新改建3B1B光束线的单色器结构设计,性能指标以及安装调试,并介绍了单色器相关工作参数的标定方法.     

实验室EXAFS测量中单色器晶体二级衍射的应用

本文研究了实验室EXAFS测量中,应用单色器晶体二级衍射的有关问题,当测定的能量范围内,X射线连续谱上存在杂质发射线时,将导致测定吸收谱精细结构的畸变,研究了对这种谱线畸变进行修正的方法,并对采用晶面二级衍射测定时,EXAFS谱振幅降低的情况下如何求得正确的结构参数进行了讨论。关键词：     

弧矢聚焦双晶单色器性能测试研究

针对同步辐射光束线中的弧矢聚焦双晶体单色器,研究了高准确度自准直平行光管对Bragg转角的步长分辨、转角准确度等参量检测的方法.利用单色器的双晶平行光路,可以方便实现对晶体微调角度的放大,从而检测微调机构的性能.建立了光束线模拟光路,可以实现对弧矢聚焦效果的检测.利用该方法,完成了我国第一台弧矢聚焦双晶单色器的离线检测,检测结果达到了理论设计指标,表明了测试方法的有效性.     

同步辐射X射线成像光束线劳厄双晶单色器设计

上海光源X射线成像光束线采用多极扭摆器(wiggler)作为辐射光源, 提出一种劳厄双弯晶单色器的设计方案. 计算结果显示, 可获得固定出口的平行单色光束, 能量调谐范围覆盖19—120keV, 在33keV时, 输出光子通量及通量密度分别为1.9×10¹³phs/s和3.8×10¹⁰phs/s/mm². 分析了劳厄晶体的聚焦及单色化性能, 计算了输出光子通量及单色器的热负载情况. 与传统的双平晶方案相比, 本设计在获得高通量和解决热负载等方面有明显的优越性, 并能有效控制热形变.     

液氮冷却劳厄晶体单色器的热力耦合研究

针对高能同步辐射光源工程材料线站研制的劳厄晶体单色器上受光压弯晶体光学元件,利用有限元方法模拟计算了具有各向异性和低温材料非线性的硅晶体的压弯面形和热变形,计算结果显示硅晶体精确三维点云体载荷的最高温低于面吸收并且体吸收的热变形呈现出非对称性,同时精确给出了压弯和热变形导致晶体变形数据,为束线后续衍射动力学追迹模拟评估对光斑性能的影响提供更加真实可靠的保证。     

极高分辨变包含角平面光栅单色器关键技术及检测方法研究

变包含角平面光栅单色器具有分辨率高和光通量高等优点,被广泛应用于各科研领域,并且随着相关领域研究的不断深入,迫切需要提高其光谱分辨率,以满足使用需求。为研究探索极高分辨率变包含角平面光栅单色器,结合上海同步辐射光源光束线,重点研究影响单色器分辨率的关键因素;对单色器光学元件表面热负载进行分析,设计冷却系统,降低热负载产生的影响;研究变包含角平面光栅单色器转角精度等检测方法。结果表明,根据推导出的变包含角平面光栅单色器光学放大倍数与单色器分辨率的关系式,达到优选极高分辨率工作模式的目的;加入冷却系统后,单色器前置平面镜因受热负载影响而产生的最大斜率误差由8.1μrad降到3.1μrad;设计可应用于变包含角光栅单色器分辨率达5×10~4的转角精度检测方法,检测精度可达0.026″。该研究将为第三代同步辐射光源中建造极高分辨变包含角单色器提供帮助。     

Diffractive–refractive optics: (+,−,−,+) X‐ray crystal monochromator with harmonics separation

A new kind of two channel‐cut crystals X‐ray monochromator in dispersive (+,?,?,+) position which spatially separates harmonics is proposed. The diffracting surfaces are oriented so that the diffraction is inclined. Owing to refraction the diffracted beam is sagittally deviated. The deviation depends on wavelength and is much higher for the first harmonics than for higher harmonics. This leads to spatial harmonics separation. The idea is supported by ray‐tracing simulation.     

Measurement of angular distribution of soft X‐ray radiation from thin targets in the tabletop storage ring MIRRORCLE‐20SX

The only available tabletop electron storage rings are the machines from the MIRRORCLE series. The electrons are accelerated in a microtron and injected into the storage ring. During its circulation, each electron passes through a tiny target many times, emitting a photon beam. Both the spectrum and the angular distribution of the radiation depend on the material, the thickness and the shape of the target. In this paper measured angular distributions of the radiation from several different targets in the magnetic field of the 20 MeV storage ring MIRRORCLE‐20SX are presented. The detector comprises a 3 mm × 3 mm × 8.5 µm plastic scintillator (PS) coupled to a photomultiplier by a bundle of optical fibers. The output of the photomultiplier is digitized by an IF converter. This detector is sensitive mostly to soft X‐ray radiation, and its PS is moved by a mechanical system in a plane perpendicular to the radiation axis. The measured angular distributions for Mo and Sn targets contain an annulus which is attributed to transition radiation. The angular distributions for Al, carbon nanotube and diamond‐like carbon (DLC) targets show some suppression of the radiation along the magnetic field. This is the first evidence of observation of the angular distribution of synchrotron Cherenkov radiation, which represents Cherenkov radiation in a magnetic field. The power radiated from the DLC target is estimated.     

X射线荧光层析成像中消除散射光的方法

介绍了X射线荧光层析成像技术的成像原理及其在微量分析领域中的应用。针对X射线与物质相互作用时,不仅产生荧光,而且会产生各种散射光,为消除这些散射光对成像结果的影响,提出采用在与入射X射线垂直方向放置一个圆环状的晶体单色器,即双聚焦模式晶体单色器,使荧光与各种散射光分离,并聚焦在探测器上。这样不仅大大增强了荧光信号的强度,而且可使荧光探测器小型化。     

三角形弯晶单色器的分光及聚焦特性研究

北京同步辐射装置（ＢＳＲＦ）的４Ｗ１Ｃ光束线用斜切角为１２．１６°的三角形Ｓｉ（１１１）、Ｓｉ（２２０）和Ｓｉ（４２２）晶体在衍射角为２３．６５°时选择０．２５２ｎｍ、０．１５４ｎｍ和０．０８９ｎｍ波长的单色Ｘ光．三角形晶体压弯成柱面，可实现单色光水平方向的聚焦，为漫散射实验站提供聚焦的单色Ｘ光．解析计算和ＳＨＡＤＯＷ软件包进行追踪的结果与实验测试结果符合得很好．     

Throughput Measurement of a Multilayer-Coated Schwarzschild Objective Using Synchrotron Radiation

The throughput of a Schwarzschild objective using undulator synchrotron radiation was measured. Conventionally, the throughput was estimated from the squared reflectivity of one multilayer mirror and from the obstruction ratio. However, we evaluated the transmission ratio from the input and output photon flux using a precisely calibrated monochromatic beam from an undulator light source. It was found that the objective has a maximum throughput of 8.5% at a wavelength of 13.9 nm.     

软X射线谱学显微光束线单色器结构设计及精度测试

针对上海光源谱学显微光束线站的性能要求,对其核心部件单色器进行结构设计。阐述了单色器的扫描运动原理,论述了波长扫描机构的设计方案,具体分析平面镜和光栅的转角重复精度影响因素;描述光栅切换机构,着重分析其水平偏差、垂直偏差、滚角、摆角和投角的精度问题;采用六杆并联机构的方案完成镜箱调节机构的设计,分析其支杆的调节范围和分辨力情况。给出了单色器的结构,并且对其精度进行了测试。测试结果表明,平面镜和光栅的转角重复精度分别为0.166″和0.149″;光栅切换机构的滚角、摆角和投角的重复精度分别为0.08″、0.12″和0.05″。这说明了单色器的结构设计方案和机械精度满足技术要求。     

用激光外差干涉仪探测金属表面超声振动的实验设计

将激光外差法测量的科研成果转化为物理专业实验，设计了易于调节的激光外差干涉系统，实现了外差信号的接收，用压电超声装置代替激光超声装置，使实验系统小型化。     

多面体模具角参数自动测量方法的研究

多平面冷反光镜模具质量的好坏直接影响着出射光束照度的均匀度和出射光束的定向性，目前使用的检测方法存在测量过程繁琐费时，测量精度低等缺点。本文介绍了一种利用ＣＣＤ线阵光电探测器研制的多面体模具角参数自动测量系统。该装置采用光学方法，将待测的几何参数——两相邻平面间夹角α转化为测量该两平面反射光聚焦光斑的距离，然后用ＣＣＤ图像数据采集系统处理数据。使整个系统简单、紧凑，适用范围广，对不能接触测量或因面形太小或因形状复杂而难以测量的平面夹角均可进行测量。本文亦讨论了实验数据处理，并根据实际情况，采用重心法计算光斑中心位置，使测量精度有了很大提高。最后给出了利用该系统测量的结果。     

传像束光纤在望远瞄准镜中角分辨率的计算方法

研究了传像束光纤加装在望远瞄准镜中的应用。迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善。提出了在望远瞄准镜中传像束光纤角分辨率的定义,建立了角分辨率的数学模型,描述了采用角分辨率来确定在望远瞄准镜中传像束光纤所需截面大小的定量计算方法,结果说明了传像束光纤截面大小与传像束光纤角分辨率、光纤排列及视场等因素的关系。实例计算了一种望远瞄准镜匹配光纤进行传像所得的各项光纤传像系统结构数据,计算数据基本与生产实际相符合。     

“舌簧片振动法”测杨氏模量

对材料的杨氏模量的测定历来是研究材料的力学性质以及结构的重要手段,因此,实验科学工作者在不断地探索用各种不同的实验方法来测量材料的杨氏模量,本文介绍国外（日本）常用的一种测量的方法－舌簧片振动法。