液氮冷却硅晶体单色器的研究

第三代同步辐射光源给光束线设计带来的关键问题之一是高热负载．本文讨论了采用液氮冷却硅晶体单色器的原理、实验装置以及测试结果．

EPICS在SSRF液氮冷却单色器运动控制中的应用

介绍了上海光源液氮冷却单色器的工作原理,描述了在EPICS环境下实现单色器步进电机控制、能量扫描和探测器信号实时获取、晶体切换和高度补偿以及单色器姿态参数保存等功能。实验结果表明,单色器能够提供满足实验要求的同步辐射光,运动控制系统的各项指标达到或优于设计目标。

单色器水冷晶体面形误差的研究

针对第三代同步辐射装置光束线中的双晶单色器,分析了引起直接水冷却晶体面变形的原因,提出直接水冷却异型晶体结构,并用有限元方法进行数值模拟分析,得到晶体面形误差,并提出优化面形精度的方法。结果表明,在热负载、装夹力、真空负压和水流压力下,水冷却异型晶体在热源辐照区弧矢向和子午向平均面形误差RMS值分别达到1″和0.6″。

双晶单色器水冷晶体的设计加工

简要介绍了弧矢聚焦双晶单色器的作用及结构原理,根据设计指标确定了水冷晶体衍射面及外形尺寸,分析了高热负载下水冷晶体的热变形,根据国外经验采用直接水冷却法进行高热负载的热缓释,设计了用于直接水冷却的刻槽晶体及冷却结构,根据设计完成了晶体的材料选择、定向切割、冷却水槽的刻制等加工工艺,最终完成了适用于弧矢聚焦双晶单色器的直接水冷分光晶体的加工,该晶体能承受大于0.5W/mm2的热负载。

低温下硅晶体与无氧铜接触热阻实验方法的数值模拟研究

硅晶体与无氧铜界面之间的接触热阻影响第三代同步辐射光源中承受高热负荷的硅晶体单色器冷却结构性能优化设计。实际测量固体界面处接触热阻时,温度传感器安装方式和加热功率均影响实验准确性。文中利用数值模拟方法从这两方面对接触热阻计算偏差进行分析。结果表明,焊接或粘贴方式安装温度传感器使测温更加接近真实情况,并且测量接触热阻越小,加热功率可调范围越小,对测量仪器精度要求越高,进而对实际测量方法的选择有现实指导意义。

上海光源时间分辨超小角散射线多层膜单色器的设计

上海光源二期时间分辨超小角散射线站(BL10U2)需要一台多层膜双晶单色器(Double Multilayer Monochromator,DMM),采用Pd/B4C镀层,能量范围覆盖8~15 keV。分析了基于液氮间接冷却条件下多层膜的热变形,介绍了单色器的结构设计。通过对多层膜晶体姿态调节机构引起的误差及四杆运动机构进行分析,设计了一种基于Pivot和轴承调节的Sinbar机构,以期达到单色器稳定性和超高分辨率等要求。

液氮间接冷却晶体单色器第一晶体热变形模拟计算

针对上海光源U27波荡器光源,用ANSYS有限元软件对晶体单色器第一晶体液氮间接冷却进行数值模拟,给出晶体表面倾斜误差与热负载、冷却条件和布喇格角范围等因素的关系,为晶体单色器的设计与制造提供热缓释依据．晶体距光源中心24m时最大垂直入射功率密度约为60W／mm2,在布喇格角调节范围小于30°时,晶体厚度大于30mm,晶体吸收总功率上限可到240W,即可满足SSRF储存环电子束流升级到400mA的需求,采用正常液氮(78K)冷却晶体,晶体表面热变形倾斜误差可控制在3arcsec以下．

低温单色器硅晶体界面接触热阻的实验研究

随着同步辐射装置的发展,同步辐射光源亮度不断地提高,其会对单色器硅晶体产生巨大的热负荷。若不及时有效地释放这些热负载,会导致晶体局部变形,从而影响光的传输效率。接触热阻是影响硅晶体散热能力的重要因素,因此设计和搭建了固体界面接触热阻的实验测量平台,测量不同填充材料及压力对接触热阻的影响。该研究不仅完善了硅晶体与无氧铜接触热阻在低温真空环境下的实验数据,也为晶体单色器的理论分析和冷却结构设计提供了可靠的参数保证。

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。

Cooling of double crystal monochromator with sagittal focus at SSRF

In SSRF, the design of 1st crystal cooling geometry of double crystal monochromator with sagittal focus is mainly reported by China. Our simulation indicates that the broadening of the full width at half maximum of the rocking curve of the double crystal monochromator induced by the heat load is about 3.7 μrad, and is in agreement with the experimental value of 5 μrad. Our scheme showed that the photon flux is reliably linear with electron current of the storage ring, which is extracted from the monochromator.

辐射源、光源

O432.1 98063517液氮冷却硅晶体单色器的研究=Studies of liquidnitrogen cooling of silicon crystal monochromator[刊,中]/夏绍建(中科院高能物理所.北京(100039))//高能物理与核物理.-1997,12(7).

辐射与发光 光辐射与辐射源

O432．1 2005020846 同步辐射单色器冷却压弯机构=Monochromator cooling bender in synchrotron radiation[刊,中]／柳晖(上海师范大 学机械与电子信息工程学院．上海(201418)),高雪官//光 学精密工程．-2004,12(6)．-608—613 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。