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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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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51卷 153-161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安徽合肥230029

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... 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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基于静力水准系统的ATL模型研究

强激光与粒子束 2024年第8期36卷 100-106页

作者：程竹兵李笑王巍吴恩辰丁婷张秋雨何晓业中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230026

粒子加速器运行时,地面变形会导致束流畸变甚至丢失,所以在粒子加速器领域对地面变形进行研究很有必要。通过在合肥光源直线加速器隧道先后搭建两套并行分布、由7台间隔10 m的静力水准传感器构成的静力水准系统,经过对两套系统采集的共... 详细信息

粒子加速器运行时,地面变形会导致束流畸变甚至丢失,所以在粒子加速器领域对地面变形进行研究很有必要。通过在合肥光源直线加速器隧道先后搭建两套并行分布、由7台间隔10 m的静力水准传感器构成的静力水准系统,经过对两套系统采集的共计三段为期半个月的监测数据进行分析,发现了ATL模型中存在的线性关系,分别得到不同时段本地区模型常数值,并发现了模型常数与季节温度的相关性。最后通过数据对比发现地面点相对运动中的周期成分主要受固体潮效应影响。

关键词：粒子加速器 ATL模型精密测量静力水准系统地面运动

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合肥先进光源:赋能关联电子系统研究

物理学报 2024年第19期73卷 41-49页

作者：孙喆沈大伟罗震林闫文盛中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合... 详细信息

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合肥先进光源的主要科学目标和技术优势,重点阐述了角分辨光电子能谱、磁圆二色、相干X射线散射和相干X射线成像等核心技术在量子材料和关联电子系统研究中的应用前景.这些技术将能精细解析电子/自旋/轨道态的分布和动力学过程,揭示各种新奇量子现象,以及关联电子体系中各种序参量的涨落.合肥先进光源的建成将为解码复杂量子态和非平衡演化行为提供先进的技术支持,最终推动量子材料和关联电子系统在能源、信息等前沿领域的应用.

关键词： X射线谱学相干X射线散射相干X射线成像关联电子系统

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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

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

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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基于合肥光源数据库的束流寿命分析与诊断

核电子学与探测技术 2024年第1期44卷 131-138页

作者：杨锐余海山孙晓康汪冠良宣科刘功发中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

高质量的电子束流寿命数据可以直接反映装置的健康状态,为了获得高质量的束流寿命数据,提出一种束流寿命数据清洗方法,并开展了影响束流寿命的关键因素研究。基于合肥光源历史数据库对2022年以来累积的束流寿命原始数据进行分析,采用Pyt... 详细信息

高质量的电子束流寿命数据可以直接反映装置的健康状态,为了获得高质量的束流寿命数据,提出一种束流寿命数据清洗方法,并开展了影响束流寿命的关键因素研究。基于合肥光源历史数据库对2022年以来累积的束流寿命原始数据进行分析,采用Python开发了自动化数据清洗程序,用于获取和处理合肥光源的原始束流寿命数据,以获得长时间跨度的束流寿命变化趋势。通过使用Pearson相关系数对束流寿命异常原因进行分析,发现合肥光源束流寿命受储存环真空压强和高频腔压的影响较大。该束流寿命清洗程序处理快捷,获取的高质量束流寿命数据可以为合肥光源的健康状态检测诊断和预警提供重要依据。

关键词：合肥光源束流寿命数据处理 Pearson相关系数

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无需公共点的高精度激光跟踪仪自标定方法

红外与激光工程 2024年第2期53卷 17-24页

作者：齐志军朱东辉罗涛苗学策何晓业深圳综合粒子设施研究院广东深圳518107 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029 重庆大学超瞬态装置实验室重庆400044

多台激光跟踪仪组成的测量系统能够得到高精度的坐标观测值,在加速器准直工程领域应用十分广泛。该系统需要自标定仪器中心的距离,目前基于球面拟合的自标定方法虽然测量效率较高,但是其精度有限。为了提高其精度,分析基于拟合的自标定... 详细信息

多台激光跟踪仪组成的测量系统能够得到高精度的坐标观测值,在加速器准直工程领域应用十分广泛。该系统需要自标定仪器中心的距离,目前基于球面拟合的自标定方法虽然测量效率较高,但是其精度有限。为了提高其精度,分析基于拟合的自标定方法精度较低的主要原因,提出了基于三角形结构的自标定方法,定量对比了新方法和基于球心拟合方法的精度。新方法建立非线性误差模型进行参数迭代求解,能够应用于激光跟踪仪的三维自标定。通过模拟仿真和实测实验,证明了该方法比基于球心拟合的自标定方法在精度上有了大幅度提升。文中算法无需增加额外设备,改进了原先基于球心拟合方法并提高其自标定精度,具有一定的工程应用价值。

关键词：激光跟踪仪自标定球面拟合非线性模型精度