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。     

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.     

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.     

目标角振动的散斑法实时测量

论述了利用激光散斑实时测量目标散射面角振动的原理,并从干涉条纹的角度对仿真参数进行了分析。理论分析及仿真结果表明,探测器接收的光功率起伏包含了目标散射面角振动的信息,利用散斑实时测量目标角振动是可行的。目标散射面照明尺寸越小,目标散射面绝大多数微元的间距也就控制得越小,探测到的光功率交流分量起伏越大,即信号也越强。光学接收天线光阑边长并不是越大越好,随着其值的增大,光功率交流分量并不是简单的随之增大,而是表现出周期性的起伏。因此,可以对接收天线加可调光阑,从而达到最佳的探测效果。利用此原理构建的系统测量的目标角振动振幅有一定的范围,测量上限受限于相位调制因子。     

线性振动、角扰动对机载光电吊舱图像质量的影响

以直升机载光电吊舱为研究对象,分析振动对图像质量及稳定精度的影响,论述线性振动和角扰动如何使光电吊舱振动发生耦合,振动耦合从而导致系统的俯仰、方位都随光轴发生扰动,使得内部电视、热像等传感器设备随光轴扰动,使系统图像晃动,降低图像质量及稳定精度。比较线振动和角扰动对系统稳定精度影响程度的大小,提出了合理的减振方法。     

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.     

螺旋相位光束轨道角动量态测量的实验研究

对螺旋光束的轨道角动量态的测量技术进行了实验研究.建立了一套利用Mach-Zehnder干涉仪测量光束轨道角动量态的系统,对利用空间光调制器生成的携带不同轨道角动量的光束进行了测量,通过Mach-Zehnder干涉仪分离出了具有不同角量子数的螺旋光束. 关键词： 轨道角动量 空间光调制器 Mach-Zehnder干涉仪     

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.     

第三代同步辐射光源X射线相干性测量研究

随着高性能第三代同步辐射光源的建成开放,基于X射线相干特性的实验方法得到了快速发展和广泛应用.作为一个典型的例子,X射线相位衬度成像已经成为常规的X射线实验方法并向用户开放.相干散射、相干衍射成像、光子关联谱等X射线实验方法正日益受到重视,在高空间分辨、时间分辨等研究领域已显示出其独特的优越性.因此,研究和测量第三代同步辐射的空间相干特性对进一步发展这些新的实验方法具有重要意义.基于Talbot自成像原理成功测量了上海光源X射线成像线站发射的X射线的空间相干长度,并进而测得了相应光源的空间尺度.光子能量为33.2 keV时,测得的X射线光束垂直方向空间相干长度为8.84μm,对应的光源尺寸为23μm,测量结果与理论分析相符.     

KDP晶体拉曼散射角度特性

利用群理论详细分析了磷酸二氢钾(KDP)晶体的拉曼振动模式,得出了其拉曼振动模的归类。并采用拉曼光谱仪测量了Z切退火KDP晶体X(ZZ)珡X,Z(XY)珚Z和Y(XY)X三种散射配置和未退火KDP晶体Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱。根据拉曼选择定则得出X(ZZ)珡X,Z(XY)珚Z和Y(XY)X散射配置下的拉曼峰分别对应A1,B2(LO),B2(TO)对称类振动模,但在Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱中除了B2模,还观察到了A1模,而在Y(XY)X配置下的拉曼光谱中只有B2模,且退火和未退火晶体Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱无明显差别,此结果表明KDP晶体的对称性降低,在背向散射时A1模也具有角度特性,但与晶体的内应力无关,这是由KDP晶体内部结构决定的。