上海光源Canted光束线安全联锁系统设计

上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)光束线站安全联锁系统的目的是在光束线站运行期间,一旦出现紧急情况,安全联锁系统会及时关闭活动光子挡光器或通知储存环控制系统剔除电子束流,以保障实验人员的人身安全及光束线站的设备安全。在SSRF第一条Canted光束线安全联锁系统设计过程中,通过分析Canted光束线与常规插入件光束线在布局与安全联锁要求方面的区别,实现了Canted前端的设备联锁控制要求,并提出了利用束线仲裁信号实现两条光束线和谐相处的设计方法,最终完成了两条光束线的安全联锁系统的安装调试及其验收。Canted光束线安全联锁系统自2013年7月投入试运行以来运行正常,为光束线和实验站的正常调试提供了保障。     

双光束白光干涉系统的理论模拟与实验研究

为了实现一般性样品的自由电子激光三维成像,搭建了一套用于上海软X射线自由电子激光装置的双光束单脉冲三维成像装置。计划利用可见光对该成像装置进行离线时空对准,利用自由电子激光对其进行在线时空对准。为了保证离线对准的顺利实现,需要搭建一套基于双光束白光干涉原理的离线对准系统。本文设计了一套双光束白光干涉系统,并结合波动光学原理和MATLAB软件对其进行了离线对准原理的理论模拟验证。随后搭建了该套系统,并成功对该系统进行了时空对准调试与验证,时间对准调节精度达48.1 fs。经简单改进后,该系统可作为自由电子激光三维成像装置的离线对准系统,用于其离线对准调节。     

BSRF-3B3中能光束线聚焦镜压弯机构离线测试

在BSRF-3B3中能光束线安装调试过程中,我们设计出一套完整的离线测试方法。这种方法采用激光模拟同步辐射光,测试聚焦镜压弯机构性能,并通过观察焦点以及焦点前后处光斑变化规律测试压弯机构性能,摸索压弯成像规律;另一方面,记录压力传感器读数,为今后在线调试提供参考依据。     

BSRF-383中能光束线聚焦镜压弯机构离线测试

在BSRF-383中能光束线安装调试过程中，我们设计出一套完整的离线测试方法。这种方法采用激光模拟同步辐射光，测试聚焦镜压弯机构性能，并通过观察焦点以及焦点前后处光斑变化规律测试压弯机构性能，摸索压弯成像规律；另一方面，记录压力传感器读数，为今后在线调试提供参考依据。     

基于B/S的光束线站控制系统数据库设计与实现

介绍了基于B/S的光束线站控制系统数据库的设计与实现。该系统通过建立一个合理而有效的数据共享平台,存储了控制设备的静态属性和光束线运行状态的历史记录,为工程人员提供了光束线站控制系统的管理和数据检索平台。     

国家同步辐射实验室原子分子物理光束线气体滤波器的研制、安装和调试

为有效消除波荡器产生的高次谐波的影响,并维持光束线及储存环超高真空环境,根据原子分子物理光束线实际情况,采用二级差分抽气系统及大抽速的差分泵设计了气体滤波器系统.调试结果表明,在滤波气氩气压强Par<1.333×103 Pa时,光束线真空度维持在<4.933×10-7Pa,高次谐波滤波率>99.975%,满足了实验要求.     

基于波带片纳米聚焦装置的快速扫描X射线荧光成像实验系统

在上海光源硬X射线微聚焦光束线站BL15U1,为提高波带片纳米聚焦装置的X射线荧光成像实验效率,设计实现了一种快速扫描荧光成像实验装置。该装置包括运动控制系统、样品荧光探测系统和实验数据同步获取系统。运动控制系统设计了闭环反馈控制、样品台电机运动控制和扫描轨迹,实现了快速扫描过程中样品的准确定位。样品荧光探测系统和实验数据同步获取系统实现了硬件同步触发计数器获取荧光计数,保证了荧光成像的准确性。实验结果表明,运动控制系统三角波形跟踪误差小于20 nm,满足光斑在样品处的重复定位精度小于光斑尺寸1/10的要求。用该系统获取了标准铜网的元素分布图像,图像获取时间是“走停”扫描模式的1/5,验证了实验系统的可行性和高效性。     

面形误差对自由电子激光聚焦光斑影响的研究

正在建设中的上海软X射线自由电子激光(Self-amplified Spontaneous Emission,SASE)光束线—活细胞成像光束线,能量范围100～1 000 eV,束线主要设备包括前端区、插入件、偏转平面镜PM1、诊断光栅PM2、单色器、压弯镜、KB镜(Kirkpatrick-Baez)和椭球镜等。分为两条支线,其中北支线的KB镜组由一个平面镜和两个椭圆柱面镜构成,主要应用于生物细胞成像实验站。实际光学元件在加工过程中会存在一定的面形误差,面形误差是衡量光学元件表面质量的重要指标。自由电子激光光束线系统中,要求镜子表面具有高精度和高可靠度,镜子的面形和高度误差相关联,会影响光束的相干性和波前,进而影响最终的光斑。为了准确研究面形误差对X光经过光束线传播后相干性和波前变化的影响,使用软件SHADOW和SRW对北支线X光的传播进行模拟。模拟结果表明:平面镜面形误差控制在0.1～0.2μrad,同时椭圆柱面镜控制在0.4μrad以内,聚焦光斑尺寸在4μm以内,可满足生物成像实验站成像需求。该结果为软X射线自由电子激光的优化设计提供了参考和依据。     

基于波带片纳米聚焦装置的快速扫描X射线荧光成像实验系统

在上海光源硬X射线微聚焦光束线站BL15U1,为提高波带片纳米聚焦装置的X射线荧光成像实验效率,设计实现了一种快速扫描荧光成像实验装置。该装置包括运动控制系统、样品荧光探测系统和实验数据同步获取系统。运动控制系统设计了闭环反馈控制、样品台电机运动控制和扫描轨迹,实现了快速扫描过程中样品的准确定位。样品荧光探测系统和实验数据同步获取系统实现了硬件同步触发计数器获取荧光计数,保证了荧光成像的准确性。实验结果表明,运动控制系统三角波形跟踪误差小于20 nm,满足光斑在样品处的重复定位精度小于光斑尺寸1/10的要求。用该系统获取了标准铜网的元素分布图像,图像获取时间是"走停"扫描模式的1/5,验证了实验系统的可行性和高效性。     

X射线环面聚焦镜压弯调整与面形测量

长条形柱面镜在一特制机构中压弯成环面镜，用以水平和垂直两个方面上聚焦同步辐射，是X射线光束线中常用的成像装置。压弯后的镜面精度直接影响成像质量。合肥X射线衍射光束线上的环面聚焦镜由德国ZIESS公司生产的柱面镜，配以国内自行研制的压弯机构，最后在法国ESRF实验室组合、调试和测量。结果可见，压弯半径随载荷增加而减小，三个循环的重复度＜2％，面形误差＜5μrad。