高能同步辐射光束线站轫致辐射吸收器设计

在建的北京高能同步辐射光源是一个储存环电子能量6 GeV、流强200 mA的同步辐射光源。轫致辐射吸收器是光束线站中位于第一光学棚屋内的长方体铅或钨块,用来阻挡来自直线节的气体轫致辐射。基于工程材料线站的实际布局,使用蒙特卡罗软件FLUKA模拟计算了高能同步辐射正常运行工况下气体轫致辐射在第一光学棚屋内产生的散射光子和光核反应中子的能谱和角分布。结果表明:轫致辐射吸收器可以很好的阻止气体轫致辐射的传播,但产生的光核反应中子较难被棚屋铅墙屏蔽,根据光核反应中子的分布,设计了铅和含硼聚乙烯组合屏蔽的方式,有效地降低了第一光学棚屋内外的中子剂量当量率。     

超环面镜对同步辐射硬X光束空间相干性的影响

首先建立上海同步辐射装置波荡器光源(硬X射线微聚焦光束线站)的面光源高斯-谢尔模型(GSM),其次由高斯-谢尔光源模型与广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出部分相干光束交叉谱密度函数在自由空间的传输规律,进而讨论了同步辐射光束空间相干性在自由空间的传输规律。最后,提出了等效光源假设理论,并用该理论研究了上海光源硬X射线微聚焦光束线站(BL15U光束线站)超环面镜对同步辐射光束空间相干性的影响。将该理论计算结果与实验结果进行了比较,结果表明理论与实验符合较好,证明等效光源假设理论有效。由于等效光源假设理论只涉及到入射光束与出射光束的发散角,所以可扩展到其他束线光学元件。     

同步辐射串行晶体学静电纺丝上样实验技术

串行晶体学作为一种解析蛋白质晶体结构的新方法,因其拥有室温采集、辐射损伤低、时间分辨等优势而得到迅速发展。早期发展于自由电子激光的串行飞秒晶体学已成功实现了蛋白质微小晶体结构的解析。为了引入串行晶体学的技术优势,充分发挥第三代同步辐射的丰富资源和特点,基于上海光源BL17U1生物大分子线站,我们对串行晶体学上样方法进行了理论和实验研究,解决了静电纺丝上样方式在同步辐射上应用的难题,用溶菌酶微小晶体论证了其可行性;同时探讨了基于同步辐射的串行晶体学在毫秒时间尺度上的发展潜力,为光束线技术升级提供参考。     

同步辐射红外光源和NSRL红外光束线站

本文介绍了同步辐射红外辐射的基本特征及其最新进展,以及国家同步辐射实验室红外光束线和实验站改造的设计、性能和科学研究方向。国家同步辐射实验室原红外光束线和实验站主要是针对中红外波段的谱学研究,未能发挥同步辐射红外光源的优势,随着同步辐射红外光源在显微和远红外谱学方面应用的快速发展,为了满足红外谱学和成像研究的需要,我们对光束线光学元件参数重新进行模拟计算和优化设计,将光束线光谱范围扩展到约10cm^-1,同时建立了新的红外光谱和显微实验站。对线站性能的测试结果显示同步辐射红外辐射具有明显的亮度优势,为开展同步辐射显微谱学和成像研究提供了一个有力的工具。     

同步辐射区光束线位置测量系统的控制和数据获取

介绍了上海同步辐射光源的X射线光束位置测量系统的控制和数据获取,具体描述了位置测量系统的控制和数据获取的总体设计、原理和软件系统,以及在上海同步辐射光源(SSRF)光束线线站的应用。     

合肥先进光源光束线站辐射安全联锁系统设计

合肥先进光源(HALF)是基于衍射极限储存环的第四代同步辐射光。同步辐射光通过管道进入光束线站,可能会对人体健康产生危害,为此,需要建立线站辐射安全联锁系统。线站辐射安全联锁系统是确保工作人员人身安全的重要保障。基于EPICS和冗余PLC技术,设计了HALF光束线站辐射安全联锁系统,并完成了系统IOC与OPI等软件的开发。最后在研制的原型样机上,进行了冗余PLC主备CPU的切换时间的测试,验证了冗余PLC的性能,满足设计要求。     

穿透型金刚石X射线位置灵敏探测器及其在同步辐射光束线上的应用

X射线位置灵敏探测器是同步辐射光束线上不可缺少的重要部件,由它所提供的光束位置和强度的实时数据是监测光束线运行状态的重要依据。为适应对高亮度同步辐射光束的测量需要,我们成功地研制了一套穿透型金刚石位置灵敏探测器,并在上海光源生物大分子结构晶体学束线(BL17U1)上对其性能进行了测定。测量数据表明,在整块探测器(2.5 mm×2.5 mm)上均具有极好的线性响应,探测器的信/噪比(S/N)5×103,位置分辨能力为s=(136±11)nm,光强强度的测量精度和线性度均0.1%,能满足第三代同步辐射和第四代光源(自由电子激光)束线上对光强、光斑位置及其运动轨迹的监测需求,是束线诊断的重要设备。     

基于EPICS的上海光源固定辐射监测系统

上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility,简称SSRF）是一个由国家投资建造的第三代同步辐射光源装置,由150MeV电子直线加速器、3.5GeV增强器和3.5GeV的储存环及同步辐射实验线站组成。SSRF在运行时,电子在增强器和储存环中产生大量同步辐射。同时,电子与真空管壁等发生相互作用产生轫致辐射和中子。SSRF固定辐射监测系统用于监测SSRF运行期间在主体建筑四周与环境中产生的辐射剂量水平。系统由探测器、智能模块、监控及管理计算机组成。该系统数据采集控制将基于EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）进行开发,搭建了收集多台前端智能模块数据,并进行处理、分析的软件系统。文中介绍该系统各组成部分的特点和工作原理,以及监控软件、分析软件所实现的具体功能。     

核聚变实验装置HT-7U一维及二维辐射防护设计研究

主要介绍一维、二维中子输运程序ANISN,DOT3.5在核聚变实验装置HT-7U辐射屏蔽物理设计中的应用。计算和分析了该装置实验大厅内外中子注量/能谱、γ注量/能谱、中子剂量率、γ剂量率的空间分布,对屏蔽材料的选取及屏蔽层厚度进行了优化设计,为HT-7U装置的辐射屏蔽物理设计提供了建议性意见及理论依据。     

紫外-真空紫外光谱辐射计量线站

近年来，随着空间科学、天体物理学、受控核聚变、等离子体物理和紫外激光研究的发展，迫切地需要把光谱辐射标准由红外—可见一近紫外延伸至真空紫外乃至软X射线波段。同步辐射不仅可作为紫外、可见、红外波段光谱辐射光源，同时还可作为真空紫外和软X射线波段的标准光源，为各种辐射光源和探测器进行光谱辐射标定。在我国的国家同步辐射实验室二期工程中正在建设的光谱辐射标准及计量测试线站，它包括两条光束线和三个实验站，本文重点描述在110—400nm的紫外和真空紫外光谱范围建设的光源辐射标准及传递标准专用线站。     

上海光源红外束线中CVD金刚石窗的参数对红外透射率的影响

同步辐射红外光束线站的红外光束经过束线中金刚石窗时,发生多重反射,导致不同波数的透射率发生变化,在傅里叶变换红外光谱仪中造成额外噪声。结合上海光源BL01B红外光源特性,研究金刚石窗不同参数(如楔角、安装角度、直径和厚度等)对红外透射率的影响。计算结果表明,金刚石窗各参数对同步辐射红外束线透射率有很大影响。     

SSRF生物大分子晶体学线站用户数据采集系统

上海光源(SSRF)生物大分子晶体学线站BL17U1是结构生物学研究领域的重要平台,SSRF的高性能和光束线的高性能使得用户能快速采集晶体衍射数据。为了能够最大程度的利用好光束线站的物理性能和硬件配置,必须开发一整套的可靠、用户友好的控制与数据采集系统。根据用户实验需求,BL17U1开发了基于分布式控制系统EPICS及Blu-Ice生物大分子晶体学线站的控制与数据获取系统。该系统稳定可靠、功能完善,宜于用户实验操作。     

液氮冷却单色仪晶体的热应变分析

本文报道了设计中的上海同步辐射装置扭摆器光源光束线站所用双晶单色仪的第一晶体液氮冷却的ANSYS有限元分析结果，晶面倾斜误差RMS值为2．33μrad；尝试了用光学追迹的SHADOW软件计算晶体受光面变形对晶体摇摆曲线展宽的贡献，结果表明液氮冷却晶体的参数能够满足同步辐射光束线站对单色仪晶体的要求，晶体冷却设计方案是可行的，用SHADOW软件模拟计算晶体摇摆曲线的方法是预言晶体光学参数的行之有效的方法。     

上海光源插入件光束线白光狭缝设计

上海光源是第三代同步辐射装置,第一期工程拟建造7条光束线中有5条选用插入件光源,其中,三条由波荡器(Undulator)引出,两条由扭摆器(Wiggler)引出。插入件光源产生高功率同步辐射,会给插入件光束线部件设计带来极大的挑战。为此,我们为插入件光束线设计了新型L形白光狭缝,本文主要介绍了该白光狭缝设计。     

上海光源储存环光子吸收器布局设计

电子束经过储存环弯转磁铁发生偏转时,产生总功率-435 kW的同步辐射光,其中仅有一小部分被引入光束线、实验站,其余须在储存环中被光子吸收器吸收处理,并准直引出光束.本文对上海光源(SSRF0储存环同步辐射光的处理方法进行了讨论,并介绍了光子吸收器的布局、结构、性能及运行状况.     

上海光源BL15U1束线的SRXRF定量分析

本文介绍了用于同步辐射X射线荧光(XRF)定量分析的基本参数法(FP)和MC模拟法。上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦光束线(BL15U1)应用上述两种方法对样品进行定量分析,验证了方法的有效性并用定量分析结果计算了BL15U1光束线部分元素的荧光探测限。实验结果表明,对样品中μg/g量级元素含量的定量分析结果相对误差都在10%以内,而使用MC模拟法可以直观地比较不同参数下的模拟谱与实验谱,辅助实验参数的确定,从而减小参数引起的误差,得到更为准确的结果。此外,对BL15U1探测限的计算表明该光束线具备开展高性能荧光实验的能力。     

基于PLC的真空联锁保护与运动控制系统

合肥光源二期工程重大维修改造项目对光束线真空联锁保护与运动控制系统采用标准化、模块化设计。介绍了国家同步辐射实验室BL10光束线站真空联锁保护的控制逻辑要点以及用西门子的FM353模块实现对该线站步进电机的定位控制。研制出了基于西门子S7-300 PLC的光束线站联锁保护与运动控制系统。系统的可靠性、稳定性以及抗干扰能力等都得到相应提高,也便于对线站进行统一维护管理。     

核聚变装置HT-7U环境辐射剂量蒙特卡罗模拟计算与分析

在聚变评价数据库FENDL／2的基础上，采用三维蒙特卡罗输运程序MCNP／4C，对核聚变装置HT07U运行时的环境辐射剂量率进行了模拟计算及相关分析，着重研究了HT-7U硼水屏蔽层不同设计方案对环境剂量率的影响。计算结果表明，硼水层有效地减小了装置运行时周围环境的辐射剂量率，而浓缩硼水方案相对天然硼水方案，屏蔽效果提高不明显。同时本文也对聚变装置环境辐射剂量计算中的天空反(散)射效应进行了初步的研究，计算结果显示，当屏蔽大厅顶厚减至0．5m以下时，装置运行时大厅外辐射剂量分布呈现明显的阴影效应。     

医院中子照射器分析室剂量场研究

医院中子照射器建成后,对分析室内及其屏蔽门外的γ剂量率和中子剂量当量率进行了测量,测量结果显示：分析室内局部γ剂量率与设计值相差较大,分析室屏蔽门外γ剂量率超过原设计监督区限值7.5 μSv/h,因此需对分析室内部及其屏蔽门进行屏蔽改造。根据蒙特卡罗程序模拟计算结果及实际使用情况给出最终屏蔽方案,即在分析室束流孔道所在墙面加装厚度为16 cm的铅屏蔽材料屏蔽γ射线,对四周墙面及屏蔽门内侧加装厚度为1 cm的含锂聚乙烯板屏蔽散射中子。改造后分析室剂量最高点γ剂量率下降277倍,中子剂量当量率下降5.8倍,屏蔽门外γ剂量率下降近90倍。     

软X射线激发稳态瞬态发光探测系统研制

在上海同步辐射光源软X射线显微谱学光束线站BL08U1A搭建了软X射线激发稳态瞬态发光探测系统,可探测紫外到近红外波段的光子(200～900 nm),实现了常规软X射线激发发光光谱(X-ray Excited Optical Luminescence,XEOL)和时间分辨XEOL(Time-resolved XEOL,TRXEOL)光谱探测。通过将光谱仪数据采集程序与该实验站原有的数据采集软件集成,实现了不同X射线能量激发下XEOL和全电子产额谱(Total Electron Yield,TEY)的同时检测。基于该探测平台,获得了CsPbI3亚微米线样品在Cs元素M4,5边的二维XANES-XEOL谱图,并研究了光子晶体对闪烁体光输出的影响。基于TRXEOL探测平台,成功获得了ZnO样品在不同时间窗下的XEOL谱和发光衰减曲线。实验结果表明:BL08U1A实验站具备XEOL和TRXEOL探测能力,为研究材料的发光机制和发光动力学过程提供了很好的技术手段。