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基于干涉法的晶体表面微损伤的定位与表征

核技术 2018年第7期41卷 1-6页

作者：金利民宋丽祝万钱罗红心徐中民张增艳中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204

硅晶体是同步辐射光源光束线站上的关键光学材料之一,主要应用于双晶单色器,其主要作用是将单一波长的谱线分离出来以用于特定的分析实验,实现同步辐射光的"单色化"。因此,晶体的加工质量对同步辐射光的品质具有重要影响,对晶体受光面... 详细信息

硅晶体是同步辐射光源光束线站上的关键光学材料之一,主要应用于双晶单色器,其主要作用是将单一波长的谱线分离出来以用于特定的分析实验,实现同步辐射光的"单色化"。因此,晶体的加工质量对同步辐射光的品质具有重要影响,对晶体受光面的质量检测工作也就显得尤为重要。目前的常规方法主要是使用光学显微镜与扫描电镜来检测晶体的表面质量,查看肉眼不可见的微小裂纹、凸起、划痕以及沟槽等损伤。通过实验的方法,提出一种基于光干涉法的较为简便可行的检测方法,即联合利用Fizeau型激光干涉仪与原子力显微镜来检测与定量表征处于晶体工作面的上述损伤。通过确定微损伤的具体位置、定量表征损伤区域的大小(长度、宽度、高度/深度等),评估该微损伤对晶体光学性能的可能性影响,为晶体的表面质量检测与表征提供一种有效可行的简便方法。

关键词：同步辐射硅晶体微损伤干涉法

基于有限元的同步辐射单色器一晶安装力学分析

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核技术 2017年第3期40卷 1-6页

作者：金利民徐中民秦宏亮宋丽中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204

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... 详细信息

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。

关键词：同步辐射单色器第一晶体有限元分析

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上海光源储存环新注入方式

核技术 2017年第11期40卷 1-6页

作者：张满洲田顺强王坤张庆磊姜伯承中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204

上海光源储存环的新工作模式和新装插入件会导致动力学孔径和注入效率的减小,传统的注入方式不再满足恒流注入要求。分别从改变注入方式和减小注入束流发射度两个角度解决注入对动力学孔径的需求。脉冲多极铁与凸轨相结合的注入方式可... 详细信息

上海光源储存环的新工作模式和新装插入件会导致动力学孔径和注入效率的减小,传统的注入方式不再满足恒流注入要求。分别从改变注入方式和减小注入束流发射度两个角度解决注入对动力学孔径的需求。脉冲多极铁与凸轨相结合的注入方式可以将动力学孔径的要求降低到7 mm以下。利用斜四极铁在高能输运线上进行水平和垂直发射度互换可以将注入束流发射度降低到近1/10而降低注入点的束斑尺寸。两者都可以将注入效率提高到95%以上。二者在更小动力学孔径的情况下同时使用还可以减小脉冲多极铁的强度。

关键词：注入效率脉冲多极铁注入发射度交换

基于迭代重构算法改进晶体衍射分光X射线鬼成像的图像质量研究

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物理学报 2022年第7期71卷 118-126页

作者：张海鹏赵昌哲鞠晓璐汤杰肖体乔中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海同步辐射光源/上海高等研究院张江实验室上海201204

X射线鬼成像是一种低剂量、非定域成像方法,对医疗诊断和生物成像具有重要意义.在基于晶体劳厄衍射分光的X射线鬼成像中,晶体振动会造成衍射光路上散斑的模糊,进而导致利用关联方法重构图像衬度和空间分辨的降低.本文系统分析了衍射光... 详细信息

X射线鬼成像是一种低剂量、非定域成像方法,对医疗诊断和生物成像具有重要意义.在基于晶体劳厄衍射分光的X射线鬼成像中,晶体振动会造成衍射光路上散斑的模糊,进而导致利用关联方法重构图像衬度和空间分辨的降低.本文系统分析了衍射光路上散斑图像的模糊程度对归一化二阶关联函数g^((2))的最大值和半高全。宽的影响.模糊程度的增强会导致g^((2))最大值的减小和半高全宽的展宽,在理论上证明了模糊程度会引起重构图像的衬度和分辨能力的降低.为解决上述问题,本文在衍射光路和直通光路的直接关联方法(CLH)的基础上提出G_(LH)E方法(CLH enhanced method).模拟实验表明G_(LH)E算法能同时改善图像衬度和提高重构分辨率,并且模糊程度增强时,G_(LH)E算法重构图像的峰值信噪比与先对直通光路的散斑图像进行高斯滤波处理再进行双光路关联计算方法(G_(LL))的差距扩大,同时保证其对噪声的鲁棒性.本文为晶体衍射分光的X射线鬼成像的实际应用提供可行的思路.

关键词： X射线鬼成像晶体衍射成像质量强度二阶关联

上海光源BL19U-canted光束线布局及运行

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核技术 2016年第11期39卷 1-6页

作者：秦宏亮赵雁王楠祝万钱徐中民中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204

上海光源在BL19U波荡器直线节首次建成了canted光束线。由于canted双线的水平夹角仅为6 mrad,在束线光学元件的空间布局上非常紧张。顺序错开放置、共用真空腔体以及采用偏转镜是canted光束线布局的主要方式。本文主要讨论了上海光源can... 详细信息

上海光源在BL19U波荡器直线节首次建成了canted光束线。由于canted双线的水平夹角仅为6 mrad,在束线光学元件的空间布局上非常紧张。顺序错开放置、共用真空腔体以及采用偏转镜是canted光束线布局的主要方式。本文主要讨论了上海光源canted光束线在白光狭缝、单色器以及偏转镜等关键部件进行束线布局时的设计方案和指标。BL19U-canted光束线机械系统自2015年初开放运行以来,已经稳定运行超过6 000 h。

关键词：同步辐射 canted光束线束线布局

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螺旋线圈在同步辐射光源冷却系统中的应用

核技术 2015年第7期38卷 7-12页

作者：金利民徐中民王纳秀中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204

在冷却流体管道中插入铜质线圈的强化冷却方法可以较为显著地提高管道的对流换热系数,从而增强冷却效果,此法已在国际上的同步辐射光源中得以应用。根据现有相关文献,总结介绍了此种强化冷却方法,阐述该机构的关键结构参数与强化冷却工... 详细信息

在冷却流体管道中插入铜质线圈的强化冷却方法可以较为显著地提高管道的对流换热系数,从而增强冷却效果,此法已在国际上的同步辐射光源中得以应用。根据现有相关文献,总结介绍了此种强化冷却方法,阐述该机构的关键结构参数与强化冷却工作机理,并对其在国际上各同步辐射光源的应用情况作出描述,同时指出关键技术问题与未来的发展趋势,从而为此强化冷却方法在我国同步辐射装置,特别是高能高热的第三代同步辐射装置冷却系统的应用提供前瞻与有益的探索。

关键词：螺旋线圈强化冷却同步辐射

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压弯椭圆柱面镜的有限元分析

核技术 2018年第1期41卷 1-6页

作者：秦超薛松王楠孙小沛祝万钱中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204 中国科学院大学北京100049

针对上海同步辐射光源二期部分线站对压弯椭圆柱面镜的需求,研制出了一种双拉杆压弯机构。对该机构进行理论计算与分析,建立压弯机构的三维模型,对其进行有限元分析。分别分析了水平聚焦、垂直聚焦、和垂直聚焦(有重力补偿)情况下的面... 详细信息

针对上海同步辐射光源二期部分线站对压弯椭圆柱面镜的需求,研制出了一种双拉杆压弯机构。对该机构进行理论计算与分析,建立压弯机构的三维模型,对其进行有限元分析。分别分析了水平聚焦、垂直聚焦、和垂直聚焦(有重力补偿)情况下的面形误差。水平聚焦,拉杆位移分别为9.2 mm、10.1 mm,可以获得与理论椭圆相比面形误差为0.35μrad的椭圆面形;垂直聚焦,拉杆位移分别为7.4 mm、8.4 mm,面形误差为0.88μrad,误差较大,所以该机构中需要加装重力补偿装置;使用三点重力补偿,加载合适的补偿力,最终得到拉杆位移分别为9.1 mm、10.1 mm,面形误差为0.45μrad,满足设计要求。

关键词：压弯椭圆柱面有限元分析面形误差

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BL17U短波长X射线聚焦方案优化

核技术 2018年第5期41卷 7-12页

作者：钟长游汪启胜刘科张坤浩何建华中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204 中国科学院大学北京100049

蛋白质数据库中超过80%的蛋白质都是用X射线衍射解出的结构,其中最常用的波长是0.097 2 nm。有研究表明短波长X射线可以减少晶体的辐射损伤,提高X射线衍射数据的质量,为了在上海同步辐射光源生物大分子线站BL17U上进一步研究短波长X射... 详细信息

蛋白质数据库中超过80%的蛋白质都是用X射线衍射解出的结构,其中最常用的波长是0.097 2 nm。有研究表明短波长X射线可以减少晶体的辐射损伤,提高X射线衍射数据的质量,为了在上海同步辐射光源生物大分子线站BL17U上进一步研究短波长X射线测定蛋白质结构,需要先对其能区进行拓展。基于复合折射透镜(Compound Refractive Lens,CRL)聚焦X射线的原理,讨论了在BL17U上用其聚焦短波长X射线的可行性。通过引入接受率R这一物理量计算了单一结构不同曲率半径的CRL聚焦光子后的通量和通量密度,同时也计算了级联式紧密接触型CRL和级联式相间型CRL两种方式的聚焦的效果。在充分考虑聚焦效果、实验站布局等因素,提出在BL17U聚焦短波长X射线的最佳方案,用31片半径50μm的透镜理论上可以将25 keV的光子聚焦,得到的通量密度3.201 8×10^(14) s^(-1)·mm^(-2)。通过这些理论计算可以为BL17U研究短波长X射线测定蛋白质结构做前期准备。

关键词：复合折射透镜同步辐射光通量密度短波长X射线

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低温永磁波荡器过冷液氮冷却系统的设计

核技术 2017年第7期40卷 1-6页

作者：刘莉军王淑华王健李明刘以勇王莉中国科学院上海应用物理研究所张江园区上海201204 中国科学院大学北京100049

低温永磁波荡器(Cryogenic Permanent Magnet Undulator,CPMU)是目前插入件技术发展的主要方向之一,其利用一些永磁材料,如钕铁硼(Nd Fe B)或镨铁棚(Pr Fe B)的磁场性能在低温下明显高于室温的特性来提高波荡器性能和光源束流品质,工作... 详细信息

低温永磁波荡器(Cryogenic Permanent Magnet Undulator,CPMU)是目前插入件技术发展的主要方向之一,其利用一些永磁材料,如钕铁硼(Nd Fe B)或镨铁棚(Pr Fe B)的磁场性能在低温下明显高于室温的特性来提高波荡器性能和光源束流品质,工作温区为50-150 K,需要冷却系统的冷却。CPMU冷却系统主要包括过冷液氮冷却系统和磁体阵列冷却回路。本文介绍了上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)CPMU过冷液氮冷却系统的设计方案和设计参数,进行了系统主要热负载的分析;对冷却系统中关键设备之一的过冷换热器进行了设计,并计算分析了过冷氮流经CPMU冷却系统的全程阻力损失,为系统另一关键设备液氮泵的选型提供依据。对CPMU过冷液氮冷却系统进行的在线测试表明,该设计满足CPMU样机的冷却需求。

关键词：低温永磁波荡器过冷液氮冷却系统过冷换热器流动阻力