变宽度压弯椭圆柱面聚焦镜的光学参数可调性

由变宽度压弯椭圆柱面微聚焦镜理论,推导了聚焦镜光学参数(源距、像距和掠入射角)偏离设计值时所需的压弯力矩和镜面剩余斜率误差的计算公式。对上海光源硬X射线微聚焦光束线微聚焦镜进行了计算,结果表明,改变压弯力矩,微聚焦镜的源距和掠入射角可以在较大范围内调节,而较小范围的像距调节会产生较大的剩余斜率误差。

等截面反射镜椭圆压弯机构变像距压弯

针对新设计的等截面反射镜椭圆压弯机构在固定物距(即反射镜在光路中位置不变)的情况下,研究了实现大范围像距调整(即样品位置发生改变)时镜面面形误差等问题。通过理论分析并借助有限元分析软件计算等截面平面镜压弯至不同(反射点处像距不同)椭圆柱面时的理论斜率误差,最后对椭圆压弯机构样机进行了实际压弯测试。实验结果与计算分析均表明:保持物距、掠入射角不变,压弯镜面与理想椭圆柱面之间的斜率误差会随着像距的减小而增大,并且像距越小,镜面斜率误差的增加速度越大。实验测得在反射镜面初始斜率误差为0.397μrad的情况下,全部像距范围(21.5~3.8 m)内压弯镜面的实际斜率误差在0.402~0.560μrad之间,重复精度为0.051μrad,均满足上海光源光束线的设计要求。本文研究证明了使用等截面反射镜压弯机构进行椭圆柱面压弯可以实现聚焦镜工作像距在大范围内的连续调节。

变截面压弯椭球柱面反射镜优化设计

根据同步辐射光束在建线站项目需要,提出变截面压弯椭球柱面反射镜方案。该方案基于变宽度压弯椭圆柱面聚焦镜设计理论,推导出变截面(带弧矢聚焦)反射镜镜面斜率误差的计算公式,并进行优化设计。本研究基于聚焦镜光学参数(物距p、像距q和掠入射角θ)进行设计,最终借助有限元分析软件计算反射镜的设计误差。结果表明,在此需求下,反射镜两端最优宽度分别为49.5 mm和90.5 mm,对反射镜两端压弯弯矩进行计算、仿真、优化后,其斜率误差均方根值由~5.1368μrad降低至~0.0636μrad(取1 m长),接近系统误差(~0.0407μrad),满足设计要求(<0.1μrad)。