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《中国科学院西安光学精密机械研究所》 2001年
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同步辐射Sagittal聚焦双晶单色技术研究

傅翾  
【摘要】: 同步辐射光源是继电光源、X光源和激光光源之后为人类的文明带来革命 性推动的一种新型光源,它以高亮度、高强度、高准直性及从红外到X射线宽 广连续光谱等特性推动科学技术的发展,已成为物理学、材料科学、化学、生 命科学、微加工技术及其相关学科的研究与应用方面强有力、先进的工具,在 工业中也有着广阔的应用前景。 在第三代同步辐射光源中,晶体单色器是硬X射线光束线应用研究的核心 装备。弧矢聚焦双晶单色器具有对X射线束进行单色化的同时还可在水平方向 进行聚焦的双重功能,并且在水平方向上能接收较宽的光束,得到高通量的聚 焦X光束。由于弧矢聚焦单色器所具有的这些优点,在国内外同步辐射装置光 束线上有着广阔的应用前景,弧矢聚焦技术已成为同步辐射光束线关键研究技 术之一。本论文研究目的就是研制国内第一台弧矢聚焦双晶单色器,掌握其相 关关键技术,建立关键部件调试、检测、加工途径,积累弧矢聚焦和可承受高 热负载单色器的研制经验,为将来在我国的第三代同步辐射光源SSRF上装备 该类型单色器奠定基础和进行技术贮备。本文重点内容有以下六部分: 1.对同步辐射光束5~25Kev弧矢聚焦单色器的单色化及聚焦原理、实现 出射光与入射光高差固定的不同结构原理进行了系统的研究。对我们采用的总 体方案结构进行了详细的理论分析,并推导了孤矢聚焦双晶单色器的双晶在不 同姿态角(投角、滚角、摆角)偏离理想位置所引起的双晶Bragg角偏差(△θ), 建立了相关的数学模型,计算了结构安装精度对实验站光斑的影响。所有这些 为弧矢聚焦双晶单色器的设计精度及实现的可行性提供了理论依据。 2.对孤矢聚焦晶体压弯原理进行了微观和宏观分析;依据有限元分析和我 国目前实际加工能力确定了抑制鞍型形变在晶体背部加肋的优化设计参数;理 论上推导了直圆柔性铰链和以复合柔性铰链为基础的晶体压弯工作台的运动方 程,优化了晶体弯曲过程的旋转点;对压弯晶体的面形误差进行了有限元分析。 进而为单色器的弧矢聚焦晶体压弯关键技术的解决奠定了基础。 3.对平晶受高热负载引起衍射面形变进行了理论分析;根据理论分析及实 际加工能力确定了冷却结构优化参数;对直接水冷却的性能进行了SHADOW 摘 要 程序追踪,得到好的结果。 4.理论上推导了理想弧矢聚焦双晶单色器的传输效率,按照双晶实际结构 和尺寸,通过SHADOW追踪得到弧矢聚焦双晶单色器的实际传输效率。 5.说明了弧矢聚焦双晶单色器f内计算机控制原理及j臀控制大盯I。的选怦 和枪校。 6.采用自准直法对研制的弧欠聚焦双晶单色器上要性能指标进行了测试, 测试结果表明其主要技术指标性能均达到设计要求,并在n多方面超过设计公 求;文中还介绍了在同步辐射装置上对弧矢聚焦双晶单色器卞要性能指标测试 原理。
【学位授予单位】:中国科学院西安光学精密机械研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TL544

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