同步辐射高分辨率衍射光束线的设计

介绍了第三代同步辐射高分辨率X射线衍射光束线的总体设计。给出了高分辨率衍射的基本原理并描述了获得确定光子能量的近平行高强度X射线光束线所必需的光学元件。特别是用X射线动力学理论,解释了双晶及四次反射晶体单色器。作为一个实例,介绍了将于2009年开始在德国汉堡运行的一个新的同步辐射源PETRAⅢ的高分辨率衍射(HighRes)光束线的设置情况。通过优化光学部件,对微米尺寸光束,q空间的分辨减小到Δq=10^-5 nm^-1,光通量大于10¹¹ cts/s。     

辉光放电清洗在同步辐射光束线上的应用

同步辐射光束线上存在的碳污染是影响光束线特别是软X光束线传输效率的重要原因,污染的生成与镜箱腔壁上存在有少量的油有关。为了获得更加洁净的真空室,通过辉光放电对镜箱真空室壁进行清洗,力争从源头上减少光学元件碳污染的产生。设计并搭建了一套应用在同步辐射光束线镜箱上的辉光放电清洗系统,并研究了装置在不同真空度下辉光的伏安特性。利用四极质谱对辉光放电前后及过程中镜箱内的残气进行分析。研究得出,真空室表面残留油分子的初步裂解产物主要是分子量为69的粒子。通过辉光放电清洗,真空室内残存的微量油大分子的(分子量为39,41,43,55,57,69,71)减少幅度达到50%。辉光放电清洗对真空腔体内表面油分子有明显的去除效果。本文研究的内容对于减少光束线站特别是软X射线光束线上碳污染具有重要意义。     

同步辐射光束线中柔性铰链的研究

详细推导了直圆柔性铰链所受力矩和角偏移量及受力和线性位移之间的对应关系等运动方程;对直圆柔性铰链材料的选取、直圆柔性铰链参数的设计进行了分析;介绍了在同步辐射单色器中以直圆柔性铰链为基础投角、滚角、摆角调节结构。     

一种用于同步辐射光束线上的压弯机构的设计与试验

利用杠杆反撬原理提出了一种同步辐射光专用反射镜的压弯机构。该机构结构简单,压弯行程大。采用有限元法建立这种压弯机构的分析模型,仿真了其压弯过程,比较了几组不同参数的压弯性能,得到了优化的设计参数,并制作了样机。样机试验数据表明提供的压弯机构原理是可行的,压弯机构仿真有限元模型是可信的,这种设计方法是可靠的。提供的实验方法可用于以后的压弯机构的设计。     

同步辐射光束线的“心脏”——我国首台弧矢聚焦双晶单色器研制成功

“上海光源”不久前竣工。“上海光源”又名“上海同步辐射光源”，而同步辐射光束线的“心脏”则由中科院西安光学精密机械研究所研制。     

平面三维精密定位平台设计与研究

设计了一种能在单一平面内实现平面X、Y和转角θ方向调整和定位的平面三维精密定位平台,该平面三维精密定位平台采用伺服电机作为驱动源,四套十字交叉导轨作为关键执行机构的结构形式,在研究了其在平面内运动的数学模型和运动轨迹基础上,设计了利用组态网开发的PC控制系统,实现了平面三维精密定位平台姿态的实时检测和快速精确定位.     

BEPC同步辐射软X射线光刻光束线的总体设计特性

介绍我们为北京正负电子对撞机(Beijing Electron Position Collide,BEPC)同步辐射实验室建造的软X射线光刻光束线的总体设计思想,并说明其中的束线物理设计、反射镜扫描、调整机构、激光模拟光源、真空系统和电子学、微机控制等系统中的关键技术。此外,对束线中的关键器件之一的超薄铍窗(18μm厚)的耐压强度给出了与理论计算趋势相一致的实验结果。     

High-resolution confocal microscopy using synchrotron radiation

A confocal scanning light microscope coupled to the Daresbury Synchrotron Radiation Source is described. The broad spectrum of synchrotron radiation and the application of achromatic quartz/CaF₂ optics allows for confocal imaging over the wavelength range 200–700 nm. This includes UV light, which is particularly suitable for high-resolution imaging. The results of test measurements using 290-nm light indicate that a lateral resolution better than 100 nm is obtained. An additional advantage of the white synchrotron radiation is that the excitation wavelength can be chosen to match the absorption band of any fluorescent dye. The availability of UV light for confocal microscopy enables studies of naturally occurring fluorophores. The potential applications of the microscope are illustrated by the real-time imaging of hormone traffic using the naturally occurring oestrogen coumestrol. (The IUPAC name for coumestrol is 3,9-dihydroxy-6H-benzofuro[3,2-c][1]benzopyran-6-one ( Chem. Abstr. Reg. No . 479-13-0). The trivial name will be used throughout this paper.)     

同步辐射单色器冷却压弯机构

研究了带有柔性铰链组合体的冷却压弯机构,以用于减少晶体的热变形.给出了晶体热变形的种类及其机理,以及冷却压弯机构的受力分析及机构结构.运用有限元方法对这种机构进行了分析.结果表明:此种机构大大降低了第一晶体的热变形,在承受5N/mm²峰值功率密度条件下,面型误差仅为0.04μrad 3μrad,远远小于同步辐射光束线设计要求.结果还表明:此种机构尤其适用于高热载情况,是解决第三代同步辐射光源关键技术.     

BEPC束测系统同步光引出镜设计

根据北京正负电子对撞机(BEPC)改造对同步光束流测量系统提出的最新性能指标,提出了全新的同步光引出镜的设计方案。该引出镜采用GlidCop作为基底材料,可引出波长210～488nm的同步光,成像质量可靠,能承受7.8W/mm2的高热负载,能够在原位进行准直、维护以及更换,其真空室结构与两端相邻的真空室结构相吻合,静态真空度优于6.7×10^-7Pa,无直接的水-真空间焊缝。该同步光引出镜设计方案将应用于BEPC储存环改造。     

BEPC储存环同步光束流测量光学系统

概括了同步光束流测量的特点,简单描述了北京正负电子对撞机(BEPC)现有同步光束流测量系统.根据BEPC改造对同步光束流测量系统提出的最新指标,提出了改造原有系统的新方案.对同步光引出镜进行了全新设计;采用高分辨率面阵CCD实现束团横截面尺寸测量、束团强度测量和束团位置检测;采用条纹相机实现束团纵向长度的测量;利用Zemax程序对新方案进行成像质量分析,束团纵向长度测量分辨率为2ps,束团横截面尺寸测量分辨率为20μm.     

同步辐射仪器中柔性铰链压弯机的研究

阐述了一种应用柔性铰链产生精密光学反射镜的弹性压弯机构的工作原理.应用经典力学方法对这种压弯机构进行了详细的力学分析,并将这种弹性压弯机构简化成平面钢架结构,用力法正则方程和梁的弯曲方程推导得出镜子的曲率与压弯机构参数及压弯驱动力之间的关系,即压弯机构驱动方程或镜子曲率方程.对影响镜子面形精度的弹性压弯机构参数进行分析,重点讨论了弹性压弯机构转动中心轴和镜子中性面不重合时对镜子面形精度的影响.分析了柔性铰链在这种弹性压弯机构中的作用及其对镜子面形精度的影响.并应用有限元数值计算方法对经典力学分析得出的压弯机构驱动方程进行验证,证实了经典力学分析的正确性.此压弯机构驱动方程可以作为这种弹性压弯机构设计的理论基础.     

弧矢(Sagittal)聚焦双晶单色器设计

介绍了弧矢聚焦双晶单色器系统性能要求,详细分析了满足系统性能要求的光学设计、机械设计和控制系统设计方案.具体介绍了单色化和压弯聚焦等光学设计,Bragg角的转动和固定高差的移动等关键部件的机械设计,以及以直圆柔性铰链为基础的投角、滚角、摆角调节结构.     

同步辐射X射线双晶单色器联动机构

提出了一种实现固定空间输出位置同步辐射双晶单色器的方法及联动机构。分析了基于Bragg衍射原理的此类X射线双晶单色器发展状况,尤其是在能量扫描过程中,通过运动补偿实现出射光束方向与位置固定的方法,总结了各种机械联动机构。在综合凸轮耦合运动机构及直角联动机构运动特点基础上,详细描述了国家同步辐射实验室成功研制的X射线双晶单色器L型联动机构特征,其融合了二者的优点,简化了结构与运动,重点分析了其结构原理与运动关系,以及机构运动的实现与第二晶体自身微调,并对其性能做了进一步的讨论。测试结果表明,L型联动机构完全适用于实现3.1~12.4 keV整个能量范围的全谱扫描实验研究。