高能劳厄单色器晶体压弯性能的研究

上海光源二期工程拟建的超硬多功能线站将采用一台弧矢聚焦高能劳厄单色器,晶体压弯机构是单色器的核心部件,晶体弧矢半径与子午半径的优化对单色器的光通量和分辨率有很大影响。本文利用有限元软件分析了影响劳厄晶体压弯性能的主要因素——斜切晶体的各向异性以及晶体的长宽比。通过分析,确定了硅晶体切割边为[011]方向和[0-11]方向,晶体的优化尺寸为90 mm×40 mm×1 mm。硅晶体表面的弧矢和子午面形误差(均方根)分别为3.02μrad和1.25μrad,满足设计要求。     

双晶单色器水冷晶体的设计加工

简要介绍了弧矢聚焦双晶单色器的作用及结构原理,根据设计指标确定了水冷晶体衍射面及外形尺寸,分析了高热负载下水冷晶体的热变形,根据国外经验采用直接水冷却法进行高热负载的热缓释,设计了用于直接水冷却的刻槽晶体及冷却结构,根据设计完成了晶体的材料选择、定向切割、冷却水槽的刻制等加工工艺,最终完成了适用于弧矢聚焦双晶单色器的直接水冷分光晶体的加工,该晶体能承受大于0．5W/mm^2的热负载。     

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。     

同步辐射单色器晶体冷却结构的研究

双晶单色器第一晶体热变形问题是同步辐射光源的光束线设计制造关键技术之一.本文以减少晶体热变形为研究目的,分析了同步辐射双晶单色器第一晶体热变形的原因,阐述了冷却结构的原理,并采用有限元方法对这种机构进行模拟分析,结果表明,此种机构能较大幅度降低晶体的热变形.     

单色器水冷晶体面形误差的研究

针对第三代同步辐射装置光束线中的双晶单色器,分析了引起直接水冷却晶体面变形的原因,提出直接水冷却异型晶体结构,并用有限元方法进行数值模拟分析,得到晶体面形误差,并提出优化面形精度的方法.结果表明,在热负载、装夹力、真空负压和水流压力下,水冷却异型晶体在热源辐照区弧矢向和子午向平均面形误差RMS值分别达到1"和0.6".     

中子应力谱仪常用聚焦单色器的模拟与比较

用蒙特卡罗中子射线追踪程序McStas对中子衍射应力谱仪单色器部件进行模拟优化:以Cu(220)比较了单色器起飞角和准直系统对样品处中子注量率、分辨率的影响;计算得到给定条件下单色器最佳单晶条数和镶嵌度;单晶条倾角精度建议好于0.1°;计算了Cu(222)、(220)和(002)在不同起飞角情况下获得的中子注量率;相同条件下,Cu和Ge常用晶体单色器中以Cu(220)获得的中子注量率最大,而Cu(222)获得的波长分辨率最佳。     

NSRL-U7C双晶单色器热载影响与计算分析

在测试合肥国家同步辐射实验室(NSRL)U7C X射线吸收精细结构(XAFS)光束线双晶单色器(DCM)热载影响基础上,进行了单色器在无水冷却、辐射散热条件下热平衡动态过程分析,并运用有限元方法对第一晶体作了热-结构耦合计算,得到晶体热平衡所需时间、温度梯度分布及由此产生的热应力形变与面形误差等;同时对拟增设的普通底面水冷方式作了比较分析.     

沟槽型X射线两次衍射单色器研究

为获得高能量分辨率、高准直的同步辐射光,应用X射线衍射动力学原理,并依据上海光源小角散射线站光学参数,设计并加工了两次衍射的单晶硅(111)面沟槽型单色器。测量了两反射面平行度、斜切角及摇摆曲线,并对摇摆曲线的测量值进行了误差分析。理论模拟与实验数据对比分析显示:有效减小晶体加工过程中的残余应力导致的晶格畸变、改善晶体形貌、调整斜切角与增加衍射级次可降低晶体的衍射角宽,进而提高出射光的准直性和能量分辨率。经计算,在同步辐射光能量为10keV条件下,单晶硅(111)面沟槽型单色器的本征能量分辨率为1.452×10~(-4)。     

上海光源时间分辨超小角散射线多层膜单色器的设计

上海光源二期时间分辨超小角散射线站(BL10U2)需要一台多层膜双晶单色器(Double Multilayer Monochromator,DMM),采用Pd/B4C镀层,能量范围覆盖8～15 keV。分析了基于液氮间接冷却条件下多层膜的热变形,介绍了单色器的结构设计。通过对多层膜晶体姿态调节机构引起的误差及四杆运动机构进行分析,设计了一种基于Pivot和轴承调节的Sinbar机构,以期达到单色器稳定性和超高分辨率等要求。     

晶体弧矢弯曲鞍型变形抑制技术的研究

为了降低同步辐射弧矢聚焦单色器第二晶体弯曲过程中鞍型变形对衍射性能的影响,本文重点讨论背面加肋、黄金比例和等分变形槽三种鞍型形变的抑制技术,通过模拟计算、参数优化、试件制作和离线测量,从理论和实验两方面分析比较它们抑制效果。选择黄金比例γ=1.42弯曲模型为NSRL-XAFS光束线弧矢聚焦晶体单色器的改造升级方案。     

Cooling of double crystal monochromator with sagittal focus at SSRF

In SSRF, the design of 1st crystal cooling geometry of double crystal monochromator with sagittal focus is mainly reported by China. Our simulation indicates that the broadening of the full width at half maximum of the rocking curve of the double crystal monochromator induced by the heat load is about 3.7 μrad, and is in agreement with the experimental value of 5 μrad. Our scheme showed that the photon flux is reliably linear with electron current of the storage ring, which is extracted from the monochromator.     

常波长超小角中子散射谱仪设计

为探索常波长模式的超小角中子散射（USANS）谱仪技术,在广泛调研的基础上对USANS谱仪作原理设计,用Simres、NOP程序以及解析方法,进行了单色器/分析器的切槽单晶设计,谱仪前置单色器设计,并计算了谱仪最小Q分辨。结果表明,达尔文平台宽度影响谱仪的最小Q分辨,设计选取的Si单晶几个晶面的角度分辨足可使USANS系统的最小Q分辨达10^-5量级,在单色化的中子导管后端,USANS谱仪使用垂直聚焦单色器并不明显增加样品台注量率,为简化单色器结构及其加工,建议对单色化中子后端的USANS谱仪采用非聚焦前置单色器。     

双晶单色仪第一晶体初安装姿态误差分析

双晶单色仪是同步辐射光束线中关键的光学部件,第一晶体的初安装姿态误差对双晶单色仪出射光方向影响复杂.通过建立同步辐射在第一晶体晶面上衍射的空间模型,得到了第一晶体的初安装姿态误差对出射光方向的影响关系式,并通过测定不同Bragg角时在荧光靶上的光斑的位置,得到确定第一晶体初安装投角、滚角、摆角误差的方法,可为第一晶体姿态调节装置提供数据.     

基于柔性铰链的压弯模型研究

将柔性铰链技术应用于弧矢聚焦晶体单色器中的聚焦研究,在对柔性铰链结构参数研究的基础上,建立起了基于柔性铰链的压弯驱动装置行程与压弯动态半径之间的数学模型,分析了影响压弯半径分辨率的主要因素,并且将这种压弯模型成功应用在上海同步辐射装置(Shanghai Synchrotron Radiation Facilty,SSRF)弧矢聚焦晶体单色器研制项目中.检测结果表明,依据这种压弯模型能够实现弧矢聚焦功能,并达到聚焦光斑性能指标.     

On the design of a monolithic 4-bounce high resolution X-ray monochromator

A monolithic monochromator (+n, −n, −m, +m) made of a single block of Ge crystal designed for CoK_α1 radiation was developed and tested numerically and experimentally by means of X-ray diffraction. The advantage of monolithic devices is their mechanical stability and the alignment of such optics is much easier than with polylithic optics, but the development of these devices is rather demanding. The presented monochromator belongs to a group of coplanar in-line devices, which means that the input beam is parallel with the output beam. For the estimation of the spectral and angular properties of a diffracted beam of this monochromator (such as bandpass width, output divergence and input acceptance) we used a numerical approach which we call spectral-angular function. It takes into account both the vertical and the horizontal divergence of the input radiation and uses two-beam X-ray dynamical theory of diffraction. Experimentally, the monochromator was tested by means of X-ray diffraction (synchrotron radiation testing) and the results from this characterization are presented. The influence of the vertical divergence on the spectral distribution of the diffracted beam is discussed and compared with previously published analytical results.     

用Fisher线性判别方法甄别Cs_2LiYCl_6:Ce~(3+)晶体的n/γ波形

Cs_2LiYCl_6:Ce~(3+)(CLYC)晶体是一种性能优异的无机闪烁晶体,具有良好的n/γ脉冲形状甄别能力。传统的电荷比较法常用来甄别CLYC晶体的n/γ,通过优化积分时间窗口的宽度来获得最优的甄别结果,计算量大。本文提出利用Fisher线性判别进行CLYC晶体的n/γ波形甄别,以获得高甄别品质因子为准则来构建投影向量。n/γ混合场由Am-Be源产生,用泰科DPO7104示波器记录探测器信号。结果表明,构建投影向量后,Fisher线性判别方法计算量小、可移植性强,且可得到优于电荷比较法的甄别结果。     

基于有限元的同步辐射单色器一晶安装力学分析

双晶单色器是同步辐射光源光束线上的关键设备之一,其通过内部的第一晶体与第二晶体获得实验所需的单一波长的谱线,故晶体的装配安装直接影响实验站同步辐射光的品质。通过实验测试结合有限元分析的方法,建立单色器第一晶体在一定的螺栓紧固力下的有限元分析模型,验证模型的有效性,进而分析晶体的面形精度、安装机构的应力分布、"O"圈的形变等指标,研究安装过程中一晶及其安装机构的受力情况与力学响应,为高面形精度晶体的安装提供指导与借鉴。