高分辨宽能段软X射线光束线热负载影响与修正.pdf

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1、激光与光电子学进展51，073401(2014)Laser&OptoelectronicsProgress~2014(中国激光》杂志社高分辨宽能段软X射线光束线热负载影响与修正石应波。王勇。邰仁息丁洪‘中国科学院物理研究所，北京100190中国科学院上海应用物理研究所，上海201800摘要正在建设中的上海光源梦之线(Dreamline)是一条宽能段、超高能量分辨率的软X射线光束线。如此高指标的光束线在建设过程中有许多难点需要克服，其中光学元件的热变形是达到数万分辨能力的主要障碍。梦之线采用的5m长的波荡器会

2、产生很高的热辐射从而使各光学元件，特别是第一块平面镜(M1)和第二块平面镜(M2)发生热形变进而影响整个光束线的性能。因此本文计算了Dreamline各光学元件的热功率密度分布，在此基础上对各光学元件进行了稳态热分析，得到M1、M2达到热平衡时的温度，热变形和面形误差分布，进而利用热变形结果对光束线进行了追迹，并且设计了一套热修正装置指导单色仪自身的聚集调节从而消除镜面热变形对光束线性能的影响。结果表明，即使在镜面热变形最高的情况下，通过对各光学元件进行有效的冷却并通过单色仪自身的聚集调节能消除镜面热形变对

3、光束线性能的影响。关键词x射线光学；热形变修正；面形误差；有限元分析；光束线追迹中图分类号TB24文献标识码Adoi：10．3788／LOP51．073401AnalysisandCorrectionofHeatingEffectonHighResolutionandWideRangeSoftX—RayBeamlineShiYingbo·。WangYong。TaiRenzhong。DingHongInstituteofPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing10019

4、0，China。ShanghaiInstituteofAppliedPhysics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201800，ChinaAbstractTheunderbuildingDreamlineatShanghaiSynchrotronRadiationFacility(SSRF)isawiderangeandhighresolutionSOftX—raybeamline．Therearemanydifficultiestoovercomeforbuilding

5、abeamlinewithsuchhightarget．Especially，thethermaldeformationofopticalelementsisoneofthemainobstacles．BasedonthefocalparametersofSSRF，thethermalpowerdensitydistributionabsorbedbyopticalelementsiscalculated．Finiteelementanalysisisutilizedtoperformthethermo—m

6、echanicalanalysisofM1andM2toobtainthetemperaturegradientdistribution，thesurfacedisplacementsandtheslopeerrorsoftheseopticalelements，andthenraytracingsimulationisdone．Inaddition．athermaldeformationcorrectiondeviceisdesignedtocancelthedeleteriouseffectsofthe

7、sedeformations．Accordingtotheresult，evenundertheworst—casethermaldeformationoftheopticalelementsurfaces，effectivecoolingandappropriatefocusingcorrectionsareabletocancelthedeleteri0useffectsofthesedeformation．KeywordsX—rayoptics；thermaldeformationcorrection

8、；slopeerror；finiteelementanalysis；raytracingoCIScodes340．6720；340．7470；340．74801引言近年来，随着以大流强和高电子能量为特征的第三代同步辐射装置的相继建成，高热载光学元件的损伤和热变形已成为限制光束线性能进一步提高的瓶颈之一。由于各个同步辐射装置具有不同的光谱分布以及使用的插入件类型和参数不同，同一个同步辐射装置上不同光束线的光谱分布也