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基于强流离子源的离子束溅射镀膜设备均匀性优化

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物理学报 2024年第5期73卷 325-333页

作者：李桑丫张艾霖 †徐欣吕涛王世康罗箐中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了... 详细信息

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了一种基于三电极引出系统的优化模拟方法,模拟和优化了离子源的引出系统,研究了等离子体电极、抑制电极、引出电极的形状、角度、距离对离子束引出性能的影响.同时,重点研究了离子比对束流引出的影响.该模型可以指导科研工作者根据离子源的状态和应用需求,对三电极引出系统的角度、距离和形状进行系统优化并找出最优解.最后,本文还给出了一种方法对混合离子束的溅射深度进行了估算.

关键词：溅射沉积镀膜引出系统自动优化束流引出模拟

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上海软X射线自由电子激光单脉冲成像定时的设计与实现

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物理学报 2024年第12期73卷 89-95页

作者：聂勇敢高梓宸佟亚军范家东刘功发江怀东中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 上海科技大学大科学中心上海201210

上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是我国首台X射线自由电子激光用户装置,目前建有2条波荡器线、2条光束线以及5个实验站.装置可提供2—15 nm波长(80—620 eV)的X射线脉冲,用于高时空分辨的前沿科学研究.利用XFEL高亮度、短脉冲和全... 详细信息

上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是我国首台X射线自由电子激光用户装置,目前建有2条波荡器线、2条光束线以及5个实验站.装置可提供2—15 nm波长(80—620 eV)的X射线脉冲,用于高时空分辨的前沿科学研究.利用XFEL高亮度、短脉冲和全相干的特性实现单脉冲相干衍射成像,可以有效地减轻辐射损伤,提高图像的空间分辨率.SXFEL设计重复频率为50 Hz,实现单脉冲成像的关键在于通过定时系统能够精确地控制X射线脉冲到达样品点的时间,以确保只有一个脉冲被选中用于成像.同时,还需要与成像系统的触发进行同步,以确保成像系统在正确的时间采集X射线脉冲与样品作用后的图像.本文介绍了SXFEL单脉冲成像定时的设计与实现.通过单脉冲成像的结果表明该定时方案能满足在50 Hz的SXFEL开展单脉冲成像的需求.

关键词：相干X射线衍射成像 X射线自由电子激光单脉冲成像定时系统

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一种非偏振高衍射效率透射光栅的设计与制作

光学学报 2024年

作者：于良成陆凡凡李时洋孙满满邱克强中国科学技术大学国家同步辐射实验室

表面浮雕光栅（Surface Relief Gratings）是光学天文望远镜系统中摄谱仪的核心分光元件，它的材料稳定，偏振灵敏度更低且可以提供更高的衍射效率以及更大的带宽。设计并制作了一种工作在630-680nm波段的非偏振、高效率封装透射光栅，... 详细信息

表面浮雕光栅（Surface Relief Gratings）是光学天文望远镜系统中摄谱仪的核心分光元件，它的材料稳定，偏振灵敏度更低且可以提供更高的衍射效率以及更大的带宽。设计并制作了一种工作在630-680nm波段的非偏振、高效率封装透射光栅，使用模态法结合有限元计算方法对比了封装光栅与熔石英透射光栅的效率，并得到封装光栅的最佳参数和工艺容差。使用全息-离子束刻蚀工艺成功制备了几块60×60mm的封装光栅，测试结果表明，在工作波段内，该封装光栅非偏振-1级峰值衍射效率约91%，衍射效率大于85%的带宽为37nm，偏振灵敏度低于7%。实验结果与模拟结果有良好的一致性。

关键词：衍射光栅非偏振模态法全息-离子束刻蚀衍射效率

用于反射镜拼接干涉系统的高精度柔性铰链转台研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：王慧云姜帅康魏珅杜学维王秋平中国科学技术大学国家同步辐射实验室

在拼接干涉系统中，为减少机械振动和相移不准确引起的相位测量误差和激光回程误差对测量结果的影响，需要采用近零光程差的方式测量子孔径面形。本文设计了一套基于柔性铰链的纳弧度级二维转台用于待测镜姿态的精密调整。通过有限元仿... 详细信息

在拼接干涉系统中，为减少机械振动和相移不准确引起的相位测量误差和激光回程误差对测量结果的影响，需要采用近零光程差的方式测量子孔径面形。本文设计了一套基于柔性铰链的纳弧度级二维转台用于待测镜姿态的精密调整。通过有限元仿真对转台进行模态分析，并通过实验验证了固有频率，取得较好的一致性。该转台具备调整待测镜俯仰和翻滚姿态的功能，其转角分辨力优于50 nrad。实验结果表明，转台调整角度与干涉仪测量的待测镜实际姿态变化角度的一致性较好。该拼接干涉系统对大口径平面镜的拼接测量结果与长程轮廓仪结果对比显示，两者的面形高度和斜度较为一致，所搭建的拼接干涉系统满足初步测量需求。

关键词：计量学柔性铰链 X射线反射镜拼接干涉面形检测

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四路激光在合肥先进光源预准直及其布局优化

中国激光 2024年第14期 161-169页

作者：丁婷王巍李笑徐蒋林张思成程竹兵吴恩辰张秋雨何晓业中国科学技术大学国家同步辐射实验室

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率，基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求，针对影响四路激光布局精度的因素，着重分析了角度和距离对布局精度的影响... 详细信息

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率，基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求，针对影响四路激光布局精度的因素，着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律，采用拟合误差指标和USMN (Unified spatial metrology network)权重分配优化平差方法进行四路激光系统的布局优化。通过优化USMN功能参数降低角度权重来提高磁铁单元预准直精度和工作效率；在定量分析粒子束的位置时，相比于其他指标，拟合误差比PDOP (Position dilution of precision)更能反映横向精度的变化，在粒子加速器准直测量领域更具优势。根据布局优化结果分析，直角正三棱锥为最佳布局，该布局的磁铁单元横向精度为7.5μm，满足合肥先进光源对磁铁单元预准直精度为10μm的要求。布局的角度会影响误差分布，且不同方向上的距离对精度的敏感程度有差异。所提设计对于四路激光系统实际布设具有一定的指导意义。

关键词：合肥先进光源四路激光空间联合精密控制网拟合误差布局

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NFTHz加速器束流横向截面尺寸测量系统研制

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 117-124页

作者：朱文超魏征宇谢春杰周泽然王琳梁钰中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230029

针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数... 详细信息

针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响,在采集到的图像中会存在椒盐噪声,因此使用卷积神经网络(CNN)对图像中的椒盐噪声进行抑制,最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明,CNN可以有效地消除椒盐噪声,并且系统的分辨率达到15.8μm,满足系统设计要求。

关键词： EPICS ADAravis 束流截面测量机器学习卷积神经网络

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13.9-15.1eV光子能量范围二氟二氯甲烷的阈值光电子能谱研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 303-312,I0103页

作者：单宝坤杨新浪于同坡陈燕张宁周晓国刘世林中国科学技术大学化学物理系合肥230026 合肥工业大学物理系合肥230009 中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

本文利用阈值光电子-光离子符合测量与密度泛函理论计算重新研究了二氟二氯甲烷的阈值光电子谱.在13.9-15.1eV能量范围,可以清晰地观察到D^(2)B_(2)态的一系列振动峰.在M06-2X/aug-cc-pVTZ计算水平上对二氟二氯甲烷中性分子基态及D^(2)B... 详细信息

本文利用阈值光电子-光离子符合测量与密度泛函理论计算重新研究了二氟二氯甲烷的阈值光电子谱.在13.9-15.1eV能量范围,可以清晰地观察到D^(2)B_(2)态的一系列振动峰.在M06-2X/aug-cc-pVTZ计算水平上对二氟二氯甲烷中性分子基态及D^(2)B_(2)离子激发态进行了构型优化和振动频率分析,获得了与实验光谱一致的弗兰克-康登拟合光谱。得到了D^(2)B_(2)离子态精确的绝热电离能(14.125±0.005eV)和垂直电离能(14.355±0.005eV),v1^(+)和v3^(+)模式的振动频率(1178cm^(-1)和361 cm^(-1)),以及v3^(+)模对应的非谐性参数(3.42 cm^(-1)).

关键词：二氟二氯甲烷光电子谱振动光谱光电离符合测量

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Cd空位缺陷的CdS光催化降解罗丹明B

中国环境科学 2024年第8期44卷 4347-4354页

作者：吴用姚庆安徽皖欣环境科技有限公司安徽合肥230601 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

为提高CdS光催化降解性能,通过水热法合成了具有Cd空位缺陷的Cd_(1-x)S,并将其应用于光催化降解罗丹明B(RhB).结果表明,可见光照射下反应40min后,Cd_(1-x)S对RhB的光降解率达到98.1%,降解速率常数k=0.08649min^(-1),光催化活性远高于CdS... 详细信息

为提高CdS光催化降解性能,通过水热法合成了具有Cd空位缺陷的Cd_(1-x)S,并将其应用于光催化降解罗丹明B(RhB).结果表明,可见光照射下反应40min后,Cd_(1-x)S对RhB的光降解率达到98.1%,降解速率常数k=0.08649min^(-1),光催化活性远高于CdS.自由基淬灭实验结果表明,·O_(2)-为Cd_(1-x)S光催化降解RhB的主要活性物种.UV-vis、XPS、EPR表征结果表明,Cd空位的引入拓宽了Cd_(1-x)S的带隙宽度,抑制了可见光的吸收,证明了Cd_(1-x)S活性的提升并非源于能带结构的改变.密度泛函理论计算结合PL表征表明,Cd空位的引入导致了CdS局域电子密度不对称,促进空穴传输和载流子分离,从而显著提高了Cd_(1-x)S的光催化活性.

关键词： Cd空位 CdS 载流子分离光催化降解罗丹明B

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合肥先进光源纽扣BPM设计及测试研究

激光杂志 2024年

作者：汪建业王栋宇唐雷雷王安鑫孙葆根中国科学技术大学国家同步辐射实验室

为了对合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility，简称HALF）电子储存环的束流位置以及闭合轨道进行测量，设计并测试了一种纽扣型束流位置检测器（Beam Position Monitor，简称BPM）。首先基于束流位置测量系统的要求，对HALF纽扣... 详细信息

为了对合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility，简称HALF）电子储存环的束流位置以及闭合轨道进行测量，设计并测试了一种纽扣型束流位置检测器（Beam Position Monitor，简称BPM）。首先基于束流位置测量系统的要求，对HALF纽扣型BPM进行设计，主要包括材料、几何结构等；随后对设计的BPM进行理论分析与计算，得到位置灵敏度0.10526 mm-1、mapping图等信息；最后对加工完毕的HALF预研项目BPM样机进行标定测试。得到BPM的测量灵敏度、mapping图等，减小BPM本身的非线性，消除了BPM本身组件的安装误差以及为消除在线误差提供数据参考。结果表明设计的纽扣型BPM满足HALF的束流位置测量需求。

关键词：束流位置检测器电子储存环信号处理静电感应差比和算法灵敏度