第四代同步辐射光源的光束线站及其应用

随着第四代同步辐射光源的兴起,得益于X射线亮度和相干性的大幅度提升,同步辐射实验技术在谱学、散射和成像等方面取得了显著进步。这些技术能够探测复杂非均匀体系和动态变化过程中的物质结构、成分、化学价态、电子态和磁性等关键信息,在基础科学领域和应用基础研究中发挥关键作用。文章旨在介绍第四代同步辐射光源的线站技术优势,并结合具体例子探讨其在若干物理研究中的应用,同时也讨论了当前存在的工程技术挑战。希望人们能够了解第四代同步辐射光源的光束线站的特点和应用潜力,以促进其在各个科研领域的推广。

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。

光束线站EPICS数据采集系统研究

上海光源光束线控制系统采用标准软硬件平台开发完成。为实现XBPM测量及电离室等探测器要求的运动控制与信号采集的联动集成,本文用Hytec公司的ADC/DAC模块建立一套VME/IOC的EPICS数据采集系统。经光束线在线测试,该系统完全可应用在XBPM同步光位置诊断、单色器能量控制与探测器信号同步采集等相关用户实验中。

北京同步辐射装置3B3光束线输出特性初步诊断

详细介绍了前端区、前置聚焦单元和单色器系统的诊断方法,并对结果进行了初步分析。指出前端区机械设计和整条束线的安装准直存在缺陷,是导致光通量未能达到设计指标的主要原因之一。检测手段的定量化对顺利调试束线、测试束线性能是有重要意义的。

X射线衍射和散射光束线设计

介绍了装备在合肥扭摆磁铁光源上一条Ｘ射线光束线的设计，包括光学系统，设计参数，光束线上的两台主要设备前置环面聚焦镜和双晶单色仪．该光束线建成后将用于生物大分子晶体结构分析、高分辨Ｘ射线粉末和单晶衍射。

软X射线磁性圆二色光束线的调试和实验

合肥国家同步辐射实验室二期工程建立了基于软X射线吸收的光束线和实验站。光束线采用了平面变线距光栅单色器,可以提供100—1000eV的单色光,在1000eV处当分辨本领为1000时,光子通量可以超过108s-1。光束线的焦点尺寸是3mm×1mm。在该设备上已经获得软X射线磁性圆二色吸收谱和C、N、O的K吸收边的近边吸收谱。

北京同步辐射装置4B7A、4B7B光束线高次谐波抑制系统初步设计

为了提高北京同步辐射装置(BSRF)中4B7B软X射线光束线在45—450eV能区和4B7A中能光束线在1200—2100eV能区输出单色光的光谱纯净度,我们分别为两条光束线设计了高次谐波抑制系统。该系统主要由平面反射镜组成。我们确定了所有平面反射镜的镀层和掠入射角,并且对其性能进行了计算,结果以图形的形式呈现。

基于IOC与PLC的双光束线真空安全联锁控制系统设计

论述了合肥光源新建的两条光束线软X射线磁性圆二色线(MCD-A)和苏大能源材料线(MCD-B)的真空安全联锁控制系统的相关设计内容。在基于IOC与模块化PLC的基础上,实现了双光束线共用一套真空安全联锁控制系统。每条光束线的终端OPI均可运行在本地或者远程实验站上。不仅精简了系统的硬件,节约了成本,也使系统的可靠性、安全性、可扩展性等都相应得到提高。为将来光束线站控制系统集中管理,采用多条光束线站共用一套真空安全联锁控制系统提供了实践基础。

BSRF-4W1A形貌成像光束线改造

从光束线和实验站目前研究工作的需要出发,对BSRF-4W1A光束线进行了改造。改造中,重新确定了光束线的引出参数,设计研制了便于单色光和白光模式转换的固定出口双晶单色器,在理论热分析计算的基础上提出了单色器第一晶体采用顶部冷却的模式。改造后,4W1A光束线的通量在常用的8keV处提高约3.6倍,在同样的通量下能量由现在的8keV可延伸至19.6keV。

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。

NSRL软X射线磁性圆二色光束线

本文对合肥同步辐射(NSRL)二期工程软X射线磁性圆二色光束线进行了介绍。束线主要包括斩波器系统、前置镜系统、单色器系统、后置镜系统、真空系统、软件及电子学系统。光束线的预期指标为:光通量108s-1,实验站的波长范围为100—1000eV,圆偏振度0.6—0.8(随波长变化而变化),在1000eV处的能量分辨率为1000,在实验站的焦点处光斑大小为水平方向3mm,垂直方向1mm。

NSRL-XAFS光束线弧矢聚焦双晶单色器设计

针对XAFS光束线能量动态扫描的实验特点,介绍了弧矢聚焦双晶单色器的物理设计:包括晶体光学结构、性能参数计算、晶体热载分析和弧矢弯曲原理.弧矢缩比选择为1∶4.88,水平接收角由原来的1 mrad拓宽到3 mrad,在不改变基本配置的情况下,获得了样品上束斑缩小、光子通量高达半个量级以上的增益.

光束线真空保护联锁与控制系统研制

介绍了光束线前端区装置的组成及光束线真空保护联锁与控制要点。根据光束线真空保护联锁与控制的要求，本实验室研制了真空传感器、快速关闭阀及快阀控制器等真空保护联锁与控制系统所需的关键部件，进一步提高了光束线真空保护联锁与控制系统的反应速度和可靠性。

上海光源光束线站BL18U轫致辐射剂量的计算与测量

轫致辐射是第三代先进同步辐射光源光束线站辐射屏蔽的重点。上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)是国际上正在运行的第三代先进同步辐射光源之一。上海光源蛋白质微晶结构光束线(BL18U)线站是正在试运行中的光束线站。本文采用FLUKA软件模拟计算了蛋白质微晶结构光束线(BL18U)线站因轫致辐射的散射和光中子引起的辐射剂量率分布。分析了因狭缝开孔尺寸、储存环内流强的变化所引起的辐射剂量变化。用高灵敏度的光子和中子探测器测量了BL18U光学棚屋外的光子和光中子剂量率。测量结果表明模拟计算的可靠性。本研究采用的模拟和测量方法可用于其它线站的辐射剂量水平评估,并为上海光源后续线站的屏蔽设计提供参考。

基于AT89C55单片机的3B3光束线狭缝控制系统

摘要介绍了北京同步辐射装置3B3光束线精密可调狭缝控制系统.重点讨论了运用步进电机电细分技术以及采取的可靠性技术措施,分析了系统的先进性、可靠性以及智能化特点。

BSRF1W1B-XAFS光束线研制

1W1B-XAFS束线是在北京同步辐射装置新建造的一条X射线吸收精细结构谱(XAFS)专用束线,于2003年初完成调试并投入运行。该束线的光强、能量范围等主要性能都达到了设计指标。本文介绍了IWlB-XAFS束线结构、光学设计、主要性能参数的测试及结果。

同步辐射光束线六杆并联机构的逆运动学精确求解及应用

目前同步辐射光束线六杆并联机构应用广泛,但六杆并联机构六维调节缺乏理论指导,调节困难,工作效率较低,为提高收敛速度和调节精度,本文分析了并联机构的特性,从相关物理模型出发,运用坐标变换法详细分析了六杆并联机构的逆运动学问题,得到六杆长度的精确求解方程组。采用MATLAB软件对系统仿真计算,得到相应的杆长变化曲线。实例应用结果表明,该方法快速有效,线性调节分辨可高于5μm,转角分辨可高于3",完全满足实际要求,为同步辐射光束线光学平台的精密调节提供了理论依据。

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。

上海光源BL19U-canted光束线布局及运行

上海光源在BL19U波荡器直线节首次建成了canted光束线。由于canted双线的水平夹角仅为6 mrad,在束线光学元件的空间布局上非常紧张。顺序错开放置、共用真空腔体以及采用偏转镜是canted光束线布局的主要方式。本文主要讨论了上海光源canted光束线在白光狭缝、单色器以及偏转镜等关键部件进行束线布局时的设计方案和指标。BL19U-canted光束线机械系统自2015年初开放运行以来,已经稳定运行超过6 000 h。

北京正负电子对撞机(BEPC)同步辐射实验西厅3W1光束线周围辐射剂量水平的测定

介绍了北京正负电子对撞机同步辐射实验西厅 3W1光束线周围辐射的来源和特点、辐射测量方法及测量结果。通过对 3W1光束线周围不同位置辐射水平的测量 ,得出 3W1光束线周围的辐射场与BEPC的运行状态密切相关。在正常储存束流阶段 ,辐射场是一个稳恒的慢变化场 ,辐射水平正比于储存的束流强度 ;注入阶段 ,辐射场是一个占空因子很小、辐射水平很高的瞬发辐射场 ;束流的突然打掉或突然损失会引起辐射水平的突然上升。