一种波荡器段间四极铁远程精密调节机构的研制

自由电子激光(Free Electron Laser,FEL)装置是一种以相对论高品质电子束作为工作介质,在周期磁场中以受激发射方式放大电磁辐射的新型激光源。FEL装置中的四极铁中心相对于束流中心线的高精度就位与否将直接影响束流的品质,上海软X射线自由电子激光装置和大连极紫外相干光源装置的波荡器段间四极铁均采用基于束流准直方法(Beam based alignment,BBA),需要可远程精密调节四极铁位置的机构。BBA四极铁远程精密调节机构主要由可远程精密定位的电移机构和控制系统构成。电移机构采用精密滚珠丝杠驱动的滑块组合机构,可实现垂直于束流的水平和竖直高度方向的二维调节。本文简单描述了BBA四极铁远程精密调节机构的机械设计,对BBA四极铁远程精密调节机构的测试方法及结果进行了详细分析。该系统集成测试结果表明,机构运动过程中采用光栅尺进行反馈,其定位精度和重复性均达到了设计指标要求。

SHINE超导波荡器样机电流引线冷却设计及测试

在上海硬X射线自由电子装置(Shanghai High Repetition rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)中正在研制的超导波荡器样机磁隙小至5 mm、磁体长至4 m、磁场强至1.58 T。电流引线的冷却是样机正常工作的一个关键问题。因为该样机恒温器内没有制冷机冷头,利用外部独立的制冷系统输送进样机内部的低温氦气来冷却电流引线;利用冷屏中部的导冷组件来传递常导铜引线产生的热量;通过仿真优化了常导铜引线的热负载;在恒温器测试中设计了超导辅助带材以电连通高温超导引线(High Temperature Superconducting Current Lead,HTS)的冷端。从测试中得到HTS热端与低温氦气之间温差小于20 K,且所有电流引线在满负载下正常工作。结果表明:在该样机中利用低温氦气冷却管通过导冷方式来冷却电流引线的方案可行。

一种波荡器段间四极铁支撑平台的机械稳定性

自由电子激光(Free Electron Laser,FEL)是一种以相对论高品质电子束作为工作介质,在周期磁场中以受激发射方式放大电磁辐射的新型激光源。束流稳定性的好坏是影响FEL性能的关键指标。波荡器段关键元件运行过程中的位置稳定性是影响束流位置稳定性的关键因素之一,其中上海软X射线自由电子激光(Soft X-ray FEL,SXFEL)和大连极紫外相干光源(Dalian Coherent Light Source,DCLS)科学研究装置中波荡器段间四极铁的位置稳定性要求较高。波荡器段间四极铁支撑平台为四极铁等关键元件提供支撑、定位及位置调节,从而间接地要求其具有高的稳定性。本文通过对一种平台的支撑方式进行模态和地基随机振动响应的有限元分析和测试,得到平台的结构动态特性,并进行稳定性分析,为段间平台的工程设计提供理论依据。

上海光源储存环真空系统

上海光源储存环真空系统已于2007年底建成并开始运行。这个真空系统采用了双室结构的薄壁不锈钢真空室,其尺寸公差都小于1mm,真空室安装位置公差都小于2mm;分散的吸收器有序排列在抽气室内,把同步辐射光准直并引入光束线,同时吸收废弃的同步辐射光,把热量转移到真空室外;波纹管内的高频屏蔽机构为单指型,避免了指间接触力和磨擦;(SIP+NEG)复合泵、SIP和TSP共用,采用合理的激活NEG泵和升华钛丝的工艺程序,提供了强大的抽速和容量。真空预调试时各段真空室内的极限真空都达到5×10-9Pa。全环真空室安装并连通后,大部分真空室不烘烤,只烘烤全环真空泵的情况下,极限真空达到2×10-8Pa。储存环运行在束流剂量260Ah、能量3.5GeV、流强220mA时,动态压强为0.8×10-7Pa,束流寿命21h,达到了真空系统的设计指标1.33×10-7Pa。

上海光源储存环不锈钢真空室

铝合金和不锈钢都适合制造上海光源储存环的真空室,但各有特色,从而导致不同的加工和成本问题。实质上,不锈钢真空室可以看作是铝合金真空室的一个"内核"。上海光源最终采用了不锈钢真空室,其主要理由是加工铝合金真空室时要用数控床切削掉约一半的材料,而加工壁薄不锈钢真空室几乎没有材料的损失。因此,经费大量节省和加工周期大大缩短。但结构复杂的薄壁不锈钢真空室的尺寸精度要做到和机加工铝合金真空室相当,难度极大。在研制了多个样机后,终于解决了成形片尺寸公差和焊接变形等难题,定型了工艺和工装,真空室的尺寸公差得到了控制。长度约3m的每段真空室的平面度和直线度的公差都小于1mm。真空室经900℃真空退火后,焊缝处的导磁率从2.5下降到1.02。真空预调试后真空室内达到5×10-9Pa的极限真空。400m真空室现场安装后的位置公差都小于2mm。