今日中国物理

 一、BEPC同步辐射实验室获得新进展BEPC同步辐射实验室4B9A超高真空聚焦同步辐射光束线于今年三月调出单色的聚焦同步X光后,与中科院物理所合作,进行了国内首次碘乙烷L壳层气相吸收光谱实验,并用Xe的L壳层吸收谱对光束线进行能量标定.在采用Si（111）时,已达到2-3×10^-4以上的高能量分辨率,能清晰地分辨Ti的近边结构,具有国际先进水平.4W1B束线于四月调出稳定的单色X光,与4W1A束线同时运行,扭摆器窗口的两条光束线已初步建成.同时,4B9A引出专用模式下的单色X光.4B9B超高真空聚焦软X-真空紫外高能量分辨光束线在距光源25米的实验站首次调试出光,比原计划提前了26天.     

高能同步辐射光源低温波荡器的结构优化设计

高能同步辐射光源验证装置(HEPS-TF)插入件系统目前正研制一台低温波荡器(CPMU)样机。为了保证辐射强度,必须严格控制磁场误差。低温波荡器由于其结构的特殊性,承载磁铁的真空内大梁工作在真空、低温环境。低温收缩引起的变形量会引起相位误差,从而降低同步辐射光的相干性。因此,控制和优化真空内大梁的变形是低温波荡器机械设计的重点。采用数值模拟计算的方法,对真空内大梁的变形量进行了分析和优化,最终通过结构优化和补偿机构的设计有效降低了其变形量,使之满足设计指标。     

以慢原子束方式进行原子转移的双磁光阱系统

建立了一套用于玻色-爱因斯坦凝聚实验的铷原子双磁光阱装置.从低速强源中获得慢原子束，向超高真空磁光阱进行原子转移.低速强源磁光阱与超高真空磁光阱之间可维持3个量级的压强差,超高真空磁光阱的真空度最高可达1×10^-9 Pa. 慢原子束的束流通量达1×10⁹/s. 约4×10⁸个⁸⁷Rb原子被装载到超高真空磁光阱中.还讨论了两种典型情况下磁光阱中装载的最大原子数.     

一种制冷射频接收前端的研究

概述了制冷射频前端的组成,对其中关键器件真空窗及隔热波导组件、低温低噪声放大器和超导滤波器的设计进行描述。给出了真空窗及隔热波导组件、低温低噪声放大器和超导滤波器主要性能测试实例,制冷射频前端主要指标噪声温度≤10 K,带外抑制≥120 dB。     

上海软X射线自由电子激光装置直线加速器束流位置测量系统研制

上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源,其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点,预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求,在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统（SBPM）作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计,由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器（DBPM）组成,系统设计上借鉴上海同步辐射光源（SSRF）的同类型设备,并根据SXFEL的特点做了进一步的优化,束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7 μm@188 pC,达到国际先进水平,满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。     

光辅助超高真空CVD系统制备SiGe异质结双极晶体管研究

介绍了采用紫外光化学汽相淀积(UVCVD)、超高真空化学汽相淀积(UHVCVD)和超低压化学汽相淀积(ULPCVD)技术研制的化学汽相淀积(CVD)工艺系统,简称U³CVD系统.应用该系统,在450℃低温和10^-7Pa超高真空环境下研制出了硅锗(SiGe)材料和硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)材料.实验表明,该系统制备的SiGe HBT材料性能良好.     

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.     

北京同步辐射装置3B3前端区和光束线输出特性诊断

北京同步辐射装置(BSRF)新建3B3光束线通过重新安装、准直和在线调试, 其光学输出特性均达到或超出原设计指标, 光通量达到7×10¹⁰phs/s(100mA下), 能量分辨本领(E/ΛE)达到5000(3.206keV). 介绍了前端区和光束线输出光学特性的诊断方法和光束线在线调试过程, 给出了输出特性的测试结果. 分析了BPM与荧光靶在调试过程中所起的作用及局限性.     

2008-2009年度胡刚复、饶毓泰、叶企孙、吴有训、王淦昌、谢希德、周培源物理奖获奖者获奖成果介绍

1 胡刚复物理奖获奖者周兴江 中国科学院物理研究所周兴江研究员领导的研究组与其他研究组合作,研制出了世界上第一台超高能量分辨率真空紫外激光角分辨光电子能谱仪,其主要技术指标国际领先.该项目从设计、安装到调试等都由该研制团队独立完成,并采用了我国具有自主知识产权和国内国外专利的KBBF非线性光学晶体和棱镜耦合技术.真空紫外激光是在传统的同步辐射光源和气体放电光源之外,应用于角分辨光电子能谱技术的新的第三种光源.     

合肥光源的衍射光栅制备技术

正衍射光栅是合肥光源光束线中重要的分光元件。本文介绍伴随合肥光源而发展起来的衍射光学元件精密加工实验室衍射光栅制备技术及相关工作进展。一、引言合肥同步辐射装置是工作在真空紫外-软X射线波段的连续光源。在真空紫外-软X射线波段通常使用光栅单色器分光,将所需的单色光从同步辐射光源中分离出来。衍射光栅是合肥光源重要的色散元件。国家同步辐射实验室成立了光学组,并逐步发展成现在的衍射光学元件精密加工实验室,     

整体毛细管X射线半会聚透镜在微区EXAFS分析技术中的应用

利用整体毛细管X射线半会聚透镜对同步辐射X射线进行聚焦, 经透镜会聚的微焦斑直径在10μm量级, 焦斑位置处的功率密度增益在10³量级. 在5.5—11.5keV能量范围内, 透镜焦斑直径由38μm变为29μm, 透镜传输效率由26.1%变为20.5%, 焦斑的中心位置移动了3μm; 透镜的出口焦距变化了155μm. 在上述透镜性能研究的基础上, 研究了该微焦斑同步辐射在微区EXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure)分析技术中的应用.     

带挡板阀和液氮冷底板的超高真空镀膜设备

本文报道了一台具有挡板阀和液氮冷底板的超高真空镀膜设备.它具有如下特点: 第一,真空室暴露大气,挡板阀可长时间保持泵的真空度在1×10~(-9)托. 第二,它比未设置挡板阀时大大缩短了工作周期. 第三,真空室内样品衬底的温度在77K与室温之间连续可调. 目前我国生产的超高真空镀膜设备,由于不加超高真空阀门,装卸样品时泵体要暴露于大气,致使泵运行一段时间后,其极限真空度一般在10~(-8)托数量级.     

基于深紫外激光-光发射电子显微技术的高分辨率磁畴成像

基于磁二色效应的光发射电子显微镜磁成像技术是研究薄膜磁畴结构的一种重要研究手段,具有空间分辨率高、可实时成像以及对表面信息敏感等优点.以全固态深紫外激光(波长为177.3 nm;能量为7.0 eV)为激发光源的光发射电子显微技术相比于传统的光发射电子显微镜磁成像技术(以同步辐射光源或汞灯为激发源),摆脱了大型同步辐射光源的限制;同时又解决了当前阈激发研究中由于激发光源能量低难以实现光电子直接激发的技术难题,在实验室条件下实现了高分辨磁成像.本文首先对最新搭建的深紫外激光-光发射电子显微镜系统做了简单介绍.然后结合超高真空分子束外延薄膜沉积技术,成功实现了L10-FePt垂直磁各向异性薄膜的磁畴观测,其空间分辨率高达43.2 nm,与利用X射线作为激发源的光发射电子显微镜磁成像技术处于同一量级,为后续开展高分辨磁成像提供了便利.最后,重点介绍了在该磁成像技术方面取得的一些最新研究成果:通过引入Cr的纳米"台阶",成功设计出FePt的(001)与(111)双取向外延薄膜;并在"台阶"区域使用线偏振态深紫外激光观测到了磁线二色衬度,其强度为圆二色衬度的4.6倍.上述研究结果表明:深紫外激光-光发射电子显微镜磁成像技术在磁性薄膜/多层膜体系磁畴观测方面具备了出色的分辨能力,通过超高真空系统与分子束外延薄膜制备系统相连接,可以实现高质量单晶外延薄膜制备、超高真空原位传输和高分辨磁畴成像三位一体的功能,为未来磁性薄膜材料的研究提供了重要手段.     

HL-2M 装置真空系统调试运行

在装置初步建成阶段,有序地开展真空系统的调试内容梳理,制定合理的调试步骤和调试方案,有 利于装置各系统的功能确认和故障排除,高效地开展各系统协同运行,为 HL-2M 装置初始等离子体放电提供装 置辅助系统层面的放电条件准备。装置真空系统主要涉及超高真空抽气系统、器壁处理系统和送气加料系统等。 基于制定的联调目标,针对 HL-2M 装置真空相关系统开展了界面关系梳理、子系统调试方案制定、系统工程联 调步骤和方案的拟定等工作,通过联调完成了装置在真空获得、壁处理、加料等方面的条件准备,为初始放电提 供了基本保障。      

用同步辐射测量镜子在真空紫外和软X线区的反射和散射(英文)

在真空紫外和软X线区镜子表面的反射和散射研究,不论在理论上和实际应用上,都有重要意义。近几年来,随着X线天文望远镜和同步辐射实验装置的兴起,对超光滑表面镜子的加工和测试进行了大量的研究工作。这是因为在上述光谱区,镜子的反射和散射与所照射的光子能量、入射角、镜子表面的状况等的关系更为复杂。这些数据,对研制X线天文望远镜和同步辐射光谱仪器是必不可少的。由于工作的需要,作者于1984年6月在日本高能物理研究所同步辐射实验室,测定了四种不同材料的反射镜在真空紫外和软X线区的反射和散射。这四种材料是融熔石英、普通光学玻璃、微晶玻璃和镍磷合金。所使用的同步辐射光子能量从0.1～1keV(波长12.4～1.24nm),掠射角从0.6°～30°。这些镜子都是中国科学院长春光学精密机械研究所磨制的,其均方根表面粗糙度在日本高能所和长春光机所先后测定,为1nm数量级。镜子抛光后没有镀膜,并放置在大气中达数月之久,然后测试。本文叙述了测量的情况,并图示了镍磷合金镜子的典型曲线。这种材料,目前广泛用作X线望远镜的抛物面反射物镜和同步辐射反射镜。     

北京同步辐射装置十年回顾与十年展望(下)

 1.目前国际上同步辐射装置发展的态势.1968年世界上第一台用作同步辐射光源的贮存环美国Wisconsin大学的Tantalus（E=200Mey）投入运行,1970年第一台专用的同步辐射光源,日本东京大学的SOR-Ring问世.事隔20年后的今天,已有14个国家,43座装置正在建造或者已经投入运行.从光源的特性来说已经从第一代发展到了第三代.表3列举几台目前世界上运行或即将建成出束的同步辐射装置的一些性能,亚洲地区的南朝鲜正在建造能量为2.0GeV的第三代同步辐射装置PLS,台湾地区也正在建造能量为1.3GeV的第三代同步辐射装置SRRC.由此看出:70年代建成的同步辐射装置多数为兼用机,发射度较大（10²～10³nm-rad）可放置插入件的直线节较少.到80年代中期,建成的同步辐射装置多数为专用机,发射度较小（10～10²nm-rad）,可放置插入件的直线节较多.     

用于检测光栅线密度的长程面形仪系统

衍射光栅已被广泛应用于同步辐射光源软X射线与真空紫外光栅单色器中,光栅线密度偏差会直接影响单色器的性能.为了检测光栅线密度的偏差,本文在合肥先进光源预研过程中搭建了长程面形仪(LTP)系统.使用自准直仪对LTP检测光栅系统在26 μrad内的检测精度进行了标定.利用LTP对自主研制的760 line/mm与2400 l...     

基于门控积分的光电导探测器标定方法

 为了用同步辐射光源完成对光电导探测器的标定工作,用门控积分方法代替基于高性能宽带示波器的高灵敏测量系统,改进了前端放大器,带宽达到了2.9 GHz,改进后的门控积分系统灵敏度达到2.8×10^-18 C/bit。在北京同步辐射装置进行了金刚石探测器的灵敏度动态标定实验,针对碳、铝、镍、铁多种薄滤波片进行了测量,获得了具有比较好的信噪比结果。从试验结果可以初步得出样品探测器在长波段响应（50～280 eV）比较灵敏,在原理上验证了这种方法的可行性。     

NEG镀膜真空盒在线激活的初步研究

合肥先进光源（HALF）是一台正在规划中的衍射极限同步辐射光源,其紧凑的物理设计和小孔径磁铁导致传统离散分布的真空泵系统很难达到衍射极限储存环所需的超高真空环境。镀有NEG（Non-Evaporable Getter）薄膜的小孔径真空盒不仅节约空间,还具有分布式吸气的能力,能满足衍射极限装置对超高真空的需求。NEG膜层需要在一定温度下激活才能具有吸气作用,因此在满足其他部件安全的前提下,它的激活方法与工艺十分重要。本文通过建立在线激活NEG薄膜的温度分析模型,模拟在加热温度为180 ℃和200 ℃情况下的NEG镀膜真空盒及磁铁的温度分布;采用聚酰亚胺加热膜缠绕管道的加热方式对管道的在线激活工艺进行初步研究,完成银铜（OFS）真空管在线激活时的温度测量,测得磁铁最高温度保持在40 ℃左右,验证了NEG镀膜真空管在线激活时四极磁铁的安全性。此研究为合肥先进光源NEG镀膜真空盒在线激活提供了解决方案和工作基础。     

HL-2A托卡马克装置真空系统

介绍了HL 2A装置真空系统研制。它由真空主抽气系统、抽气偏滤器、直流辉光放电清洗系统组成。主抽气系统提供了装置真空室从大气到高真空、烘烤除气、直流辉光放电清洗所需要的抽气能力。抽气偏滤器初步实现了托卡马克放电过程中边缘粒子的抽运与控制;直流辉光放电清洗系统保证了装置良好的真空器壁条件。介绍了这些系统的初步运行情况,并给出了其测试结果。HL 2A装置首轮物理实验运行时真空室极限真空度达到4.6×10-6Pa,12h总漏放气率为1.8×10-5Pa·m3·s-1。