X射线干涉光刻光束线偏转镜系统的设计与测试

介绍了上海光源X射线干涉光刻(XIL)光束线的基本情况。为实现光束线的光束偏转和光路切换,完成了其偏转镜系统的研制。分析了偏转镜系统的功能,设计了偏转镜的调节机构、切换机构和冷却结构。论述了调节机构的关键运动,即镜箱外直线运动转化为超高真空内旋转运动的实现过程;讨论了切换机构重复精度与承载能力之间的关系,并完成了精密丝杆的校核。采用镜子支撑方式和冷却方式集成的方案设计了冷却结构,并通过数值模拟分析了冷却结构和冷却效果。模拟结果表明镜子子午面形误差和弧矢面形误差分别约为6.5rad和7rad。应用激光干涉仪和光电自准直仪对调节机构和切换机构进行了测试,结果表明:调节机构的线性分辨力可达0.2μm,切换机构的重复精度满足设计要求。     

软X射线光发射电子显微镜光束线聚焦用KB镜系统

研制了光发射电子显微镜(PEEM)高精度微聚焦系统,以实现上海光源软X射线PEEM光束线的高质量聚焦。根据上海光源PEEM光束线的概况,给出微聚焦系统光学元件的基本参数。基于Kirkpatrick-Baez(KB镜)两镜方案,设计了PEEM线微聚焦系统。介绍了KB镜姿态调整机构的设计方案,即利用三垂直线性驱动装置和两水平线性驱动装置相结合来实现五维调节,分析了姿态调节机构的原理与工作过程,给出了微聚焦系统的整体设计方案。测试了KB镜系统的机械性能,给出水平调节机构以及第一面镜子Pitch运动的测试结果,结果显示:水平调节机构分辨率为0.6μm,重复精度为0.85μm,Pitch角度分辨率为0.4″,重复精度为0.5″,优于指标要求。其它参数的测试结果亦均优于指标要求。实验表明,微聚焦系统机械指标的实现保证了PEEM线光斑的高质量聚焦。     

变包含角平面光栅单色器扫描转角精度的检测

针对上海光源(SSRF)软X射线谱学显微光束线站高分辨变包含角单色器(VAPGM)在超高真空环境下对波长扫描机构转角精度的现场测试,提出了一种实用、有效的检测方法。采用自制的多角棱镜,结合高精度光电自准直仪进行现场测试。首先,介绍了单色器波长扫描原理,给出角度与波长的关系;接着,理论分析了转角精度与系统分辨率之间的关系;最后,介绍了该方法的检测原理、装置及检测步骤。利用该方法完成了VAPGM平面镜(PM)和平面光栅(PG)转角精度的检测,结果分别为0.19″,0.22″,满足单色器技术指标要求。在电离室在线检测了标定后的单色器系统的分辨率,测试结果好于10000,进一步验证了该检测方法的有效性。     

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.     

变包含角平面光栅单色仪的机械精度分析与测试

在上海同步辐射装置软X射线谱学显微光束线站建设中,为达到变包含角平面光栅单色仪的能量分辨率要求,平面镜和光栅的转角重复精度必须要求达到0.43".为此我们建立了一套由光电自准直仪组成的测试系统,可以对平面镜和光栅机构进行测试.应用该系统测试了平面镜转角重复精度为0.166",光栅转角重复精度为0.149",分辨率达到0.03",满足了平面镜和光栅的转角重复精度和分辨率要求.此外,还测量了光栅切换机构的重复精度.     

SX-700单色器光栅正弦机构转角重复精度的模拟分析与测量

为了使上海光源(SSRF)研制的SX-700单色器的主要设计指标——波长扫描转角重复精度满足优于0.43″的要求,研究了单色器的波长扫描组件—光栅正弦机构的转角精度误差来源。设计单色器结构时,运用有限元分析软件AN-SYS对光栅正弦机构进行数值模拟计算,并根据模拟结果对光栅正弦机构的转角重复精度进行了误差分析,得到的转角重复精度为0.28″。依据分析结果制定了工程设计方案,并成功加工、装配了SX-700单色器。利用作者建立的一套由光电自准直仪组成的测试系统对光栅正弦机构的转角重复精度进行测试,实测精度为0.15″。结果表明,设计的SSRF的SX-700单色器光栅正弦机构的转角重复精度满足设计要求。     

拉杆式压弯聚焦镜组件线性与接触非线性方法的比较

在压弯聚焦镜的工程分析中,采用接触非线性分析方法分析某些关键部位可提高分析精度,比以往只用线性分析得出的结果更接近实际情况。针对用线性分析方法分析所研究的对象求解误差较大,本文分析了系统产生非线性的主要因素。对某压弯聚焦镜组件进行了有限元建模,采用接触非线性分析方法对拉杆被拉弯时聚焦镜的响应进行了分析。对比非线性分析和检测结果可知,当压弯的矢高相等时,检测结果和非线性分析的斜率和半径误差在0.4μrad和5km范围内,基本满足要求。对比线性分析、非线性分析的结果和实验数据表明:采用非线性分析的结果更接近实际情况,完全可在误差允许的范围内模拟压弯机构的实际压弯情况。     

100(-W)折叠式封离型CO2激光器

随着激光在医学临床的广泛应用,功率小于50(-W)的CO2激光器远远满足不了使用要求.有些临床要求激光经导光臂从导光头出射的功率达60(-W),特别是封离型CO2激光器,长期使用其工作气体还原再生能力弱,功率逐渐衰减.这就要求激光器自身输出功率达到100(-W),才能保证激光器在临床上长期使用.     

非规则曲面多点数字化成形技术的发展

介绍了多点成形技术的基本原理,叙述了多点成形技术在日本、美国和韩国的研究进展.日本学者在1959-1980年期间研制出了多款多点成形实验装置,但没有完全解决三维曲面的成形问题:美国学者在1999年开发出了多点拉弯成形装置;韩国学者在20世纪90年代开发出了多点弹性成形实验装置.阐述了多点成形技术在国内的研究进展,包括成...     

基于多点调形原理的旋转曲面连续成形

提出采用连续多点成形方法来实现旋转曲面件的高效、柔性成形。阐述了连续多点成形原理,并与传统的旋转曲面加工方法相对比,分析其所具备的特点。以盘形件为研究对象,建立有限元模型,分析成形过程中的等效应力和塑性应变场分布,通过模拟结果和主应变状态来分析皱曲现象。最后,研制相应的成形装置并进行了实验。结果表明:定心装置和柔性辊作用区的等效应力超过了材料的屈服极限,最大值达到213 MPa;成形件中心区域塑性应变值最大,达到0.07;柔性辊作用区塑性应变值次之,为0.03;皱曲区域的壳单元产生的是切向压缩变形,实验结果和模拟结果基本相同,都介于605~615 mm。应力应变场和皱曲的模拟结果与实际情况吻合,表明成形装置能加工出效果良好的旋转曲面件。