同步辐射单色器晶体冷却结构的研究

双晶单色器第一晶体热变形问题是同步辐射光源的光束线设计制造关键技术之一.本文以减少晶体热变形为研究目的,分析了同步辐射双晶单色器第一晶体热变形的原因,阐述了冷却结构的原理,并采用有限元方法对这种机构进行模拟分析,结果表明,此种机构能较大幅度降低晶体的热变形.     

关于北京同步辐射装置4W1A束线双晶单色器改造的设想

目前，北京同步辐射装置4W1A束线的双晶单色器存在着调节困难、单色光出口不固定等问题，本对其中原因进行了讨论，并提出一种新型结构的双晶单色器。此单色器具有调节简单、波长切换方便等优点，并实现了单色光固定出口。从而能够大大缩短调光时间，提高4W1A束线专用光的用光效率。     

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/mm^2的热负载。     

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8 keV处提高约3.6倍,在同样的通量下能量由现在的8 keV可延伸至19.6 keV.     

利用光强反馈提高上海光源BL15U线站光束位置的稳定性

上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦线站(BL15U)利用光强反馈的方法提高了光束位置的稳定性。反馈控制系统由光束线光强探测器和双晶单色器第二晶体的投角(pitch2)微调机构组成,通过调节pitch_2,使光强达到并保持在最大值,消除由单色器双晶、平行度变化造成的光束位置不稳定。实验结果表明,加入反馈后显著抑制了频率10 Hz以下的垂直方向光束位置晃动,将能量扫描时光束位置的稳定性提高了5倍以上。采用反馈系统后,样品台处光斑垂直方向的不稳定性得到显著控制,达到预期效果。     

弧矢压弯晶面扭曲问题研究

抑制压弯晶体的扭曲是弧矢聚焦双晶单色器研制过程中的一个重大技术难题。根据上海光源所使用单色器,建立各向异性有限元模型,模拟了影响晶体面型的常见因素,从理论上探讨晶面扭曲的原因。分析结果显示,压弯机构对晶体的不均匀夹持是造成晶面扭曲的首要因素,晶体切割边界也对晶面扭曲有一定影响,不均匀夹持、切割边界造成扭曲的程度受到压弯方式的限定。     

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。     

基于有限元的同步辐射单色器一晶安装力学分析

双晶单色器是同步辐射光源光束线上的关键设备之一,其通过内部的第一晶体与第二晶体获得实验所需的单一波长的谱线,故晶体的装配安装直接影响实验站同步辐射光的品质。通过实验测试结合有限元分析的方法,建立单色器第一晶体在一定的螺栓紧固力下的有限元分析模型,验证模型的有效性,进而分析晶体的面形精度、安装机构的应力分布、"O"圈的形变等指标,研究安装过程中一晶及其安装机构的受力情况与力学响应,为高面形精度晶体的安装提供指导与借鉴。     

高能劳厄单色器晶体压弯性能的研究

上海光源二期工程拟建的超硬多功能线站将采用一台弧矢聚焦高能劳厄单色器,晶体压弯机构是单色器的核心部件,晶体弧矢半径与子午半径的优化对单色器的光通量和分辨率有很大影响。本文利用有限元软件分析了影响劳厄晶体压弯性能的主要因素——斜切晶体的各向异性以及晶体的长宽比。通过分析,确定了硅晶体切割边为[011]方向和[0-11]方向,晶体的优化尺寸为90 mm×40 mm×1 mm。硅晶体表面的弧矢和子午面形误差(均方根)分别为3.02μrad和1.25μrad,满足设计要求。     

垂直聚焦单色器的蒙特卡罗模拟计算

利用蒙特卡罗方法对引进的1台粉末衍射仪上的垂直聚焦单色器进行了模拟检验，以得到起实际作用的单色器尺寸，聚焦曲率半径和倾角等参数。计算和对比了使用聚焦单色器和平板单色器的强度增益和样品位置中子强度分布，结果表明：由于前面孔道尺寸的限制，使用垂直聚焦单色器相对于使用平板单色器在样品量多的情况下没有明显的强度增益，只有在所能得到的样品量少的时候使用垂直聚焦单色器才能得到比较显著的强度增益。     

双晶单色仪T型高差固定结构的精度综合

出射光高度的固定是双晶单色仪性能的一个重要要求.为提高T型高差固定结构出射光高度的精度,应用几何分析法求出了出射光高度与各原始误差之间的关系式.根据原始误差独立作用原理,应用等精度法对T型高差固定结构进行了精度综合,得到各原始误差所允许的公差,并举例作了说明.     

4B9A束线单色器的改进及在线调试

报导了北京同步辐射装置4B9A束线前期改造中单色器的改进安装调试情况,并对单色器出高的变化和实际光强进行了测量。结果表明：4B9A束线的前期改造已解决了单色器出高的变化问题,为衍射站和小角站的工作创造了条件。     

双晶单色仪第一晶体初安装姿态误差分析

双晶单色仪是同步辐射光束线中关键的光学部件,第一晶体的初安装姿态误差对双晶单色仪出射光方向影响复杂.通过建立同步辐射在第一晶体晶面上衍射的空间模型,得到了第一晶体的初安装姿态误差对出射光方向的影响关系式,并通过测定不同Bragg角时在荧光靶上的光斑的位置,得到确定第一晶体初安装投角、滚角、摆角误差的方法,可为第一晶体姿态调节装置提供数据.     

A magnetically adsorbed fine adjustment mechanism of the second crystal in a double-crystal monochromator

In a fine adjustment mechanism of the second crystal in a double-crystal monochromator, a compression spring is usually used as a return force element, but it often produces permanent deform after some time. A novel fine adjustment mechanism is put forward, which utilizes permanent-magnet as the return force element instead of a compression spring. Its principle and advantages of adjusting the pitch angle and the roll angle are analyzed, and the structure parameters of the permanent-magnet, which is the key part of the fine adjustment mechanism, are optimized. The magnetically adsorbed fine adjustment mechanism has been testified and applied successfully in the double-crystal monochromator of 4W1B beam line in Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF).     

BSRF-3B3光束线双晶单色器控制系统设计

讨论了北京同步辐射装置(BSRF)3B3中能光束线双晶单色器控制系统的设计。采用多媒体定时器以及多线程技术,实现高速下数据在串口系统中的传输以及多串口数据通讯问题。在双晶单色器调试系统中,在VC 6.0中实现图形图像的实时绘制和动态缩放。     

四连杆柔性铰链机构在晶体单色器中的应用

将单轴直圆柔性铰链的理论应用于铰链机构的研究,建立起了四连杆铰链机构模型,应用到弧矢聚焦晶体单色器的压弯机构中.通过控制输入量输出小角位移,实现了同步辐射光束在弧矢方向的聚焦,分析了机构变形时需要输入的驱动力,在线测试聚焦光斑数据证实了模型的正确性.     

石墨双晶单色器性能检验及应用

中子能量选择成像作为一种前沿中子成像技术,可实现传统白光中子照相技术无法实现的功能,如研究工程材料中的晶粒分布、应变/应力分布、织构测量和相变分析等。本文依托中国先进研究堆(CARR)上的中子成像测试平台,在国内首次研制了石墨双晶单色器,建立能量选择中子成像技术。飞行时间实验测试结果表明,该双晶石墨单色器在选择4×10^-10 m的中子时波长分辨率可达2.6%,优于3.0%的设计指标。虽然在冷源未开启的实验条件下该石墨双晶单色器产生了较多的次级中子,但基于现有条件开展的镍基高温合金的中子能量选择成像实验能清楚分辨特定取向微晶粒的形貌及分布。结果表明研制的石墨双晶单色器可在CARR上开展能量选择成像实验,随着未来CARR冷源的开启,次级中子数量降低,中子束流品质进一步提高,将开展高质量的中子能量选择成像实验。     

Natural crystals for use with the neutron diffraction technique

The purpose of this work is to develop a selection process for natural crystals that considers the major characteristics and performance as gratings for neutron monochromator and analyzers using the neutron diffraction technique. From the 350 naturally occurring types, 19 crystals have been selected and classified regarding their adequacy for use as neutron diffraction devices. Applying special criteria, method and with the help of the rocking curve determination technique, the measurements were established and the theoretically available values were confronted with experimental results, obtained directly from a Neutron Diffractometer, in operation at the IPEN-R1 (5 MW) nuclear research reactor. Natural occurring crystals allow the use of greater values of interplanar distance, providing measurements in the subthermal neutron energy range. The performance of the Merit Figure, introduced to evaluate the neutron reflectivity, was considered effective regarding the nuclear properties of the component crystalline materials. A total of 12 natural types and the respective main families of planes for neutron diffraction, which have affirmed their theoretical-experimental performance, were appointed for routine applications for complementary use together with the conventional-artificial crystals.