正在建設(shè)中的上海軟X射線自由電子激光（Self-amplified Spontaneous Emission,SASE）光束線—活細(xì)胞成像光束線,能量范圍100～1 000 eV,束線主要設(shè)備包括前端區(qū)、插入件、偏轉(zhuǎn)平面鏡PM1、診斷光柵PM2、單色器、壓彎鏡、KB鏡（Kirkpatrick-Baez）和橢球鏡等。分為兩條支線,其中北支線的KB鏡組由一個平面鏡和兩個橢圓柱面鏡構(gòu)成,主要應(yīng)用于生物細(xì)胞成像實驗站。實際光學(xué)元件在加工過程中會存在一定的面形誤差,面形誤差是衡量光學(xué)元件表面質(zhì)量的重要指標(biāo)。自由電子激光光束線系統(tǒng)中,要求鏡子表面具有高精度和高可靠度,鏡子的面形和高度誤差相關(guān)聯(lián),會影響光束的相干性和波前,進(jìn)而影響最終的光斑。為了準(zhǔn)確研究面形誤差對X光經(jīng)過光束線傳播后相干性和波前變化的影響,使用軟件SHADOW和SRW對北支線X光的傳播進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明:平面鏡面形誤差控制在0.1～0.2μrad,同時橢圓柱面鏡控制在0.4μrad以內(nèi),聚焦光斑尺寸在4μm以內(nèi),可滿足生物成像實驗站成像需求。該結(jié)果為軟X射線自由電子激光的優(yōu)化設(shè)計提供了參考和依據(jù)。 

【文章來源】：核技術(shù). 2020,43(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

橢球面聚焦原理

由SHADOW模型模擬出的追跡結(jié)果如圖5所示，圖5(a）、（b）分別為在平面鏡PM2（光柵0級光）處理想情況下，和加入上述平面鏡面形誤差后光斑的追跡結(jié)果。由追跡光斑FWHM可見，光束在經(jīng)過平面鏡PM1和平面鏡PM2后，光斑受到面形誤差影響較小。對光斑繼續(xù)進(jìn)行追跡，在經(jīng)過KB鏡到達(dá)像點(diǎn)處后，由圖5(c）可見，在理想情況下，光束經(jīng)過聚焦到達(dá)像點(diǎn)的光斑大小約為2.84μm。圖5 SHADOW光束追跡結(jié)果

圖4 平面鏡PM1(a,b)和橢圓柱面鏡ECM8(c,d)在子午和弧矢方向的實際面形誤差如圖5(d）有誤差情況下，在像點(diǎn)處的光斑會受到面形誤差的顯著影響，有明顯的子午方向束斑拓展，子午方向尺寸為3.370 3μm，拓展約0.5μm，是理想情況光斑子午方向尺寸的約1.2倍，這是由橢圓柱面鏡像差和較大的面形誤差共同造成的結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]上海軟X射線自由電子激光裝置[J]. 趙振堂,王東,殷立新,顧強(qiáng),方國平,谷鳴,冷用斌,周巧根,劉波,唐傳祥,黃文會,劉志,江懷東,翁祖謙.  中國激光. 2019(01)
[2]Performance of beam size monitor based on Kirkpatrick–Baez mirror at SSRF[J]. De-Chong Zhu,Jun-Hui Yue,Yan-Feng Sui,Da-Heng Ji,Jian-She Cao,Kai-Rong Ye,Shun-Qiang Tian,Jie Chen,Yong-Bin Leng.  Nuclear Science and Techniques. 2018(10)
[3]Design of wide-range energy material beamline at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility[J]. Zhen-Hua Chen,Fan-Fei Sun,Ying Zou,Fei Song,Shuo Zhang,Zheng Jiang,Yong Wang,Ren-Zhong Tai.  Nuclear Science and Techniques. 2018(02)
[4]FEA-based structural optimization design of a side cooling collimating mirror at SSRF[J]. Li-Min Jin,Na-Xiu Wang,Wan-Qian Zhu,Feng-Gang Bian,Zhong-Min Xu.  Nuclear Science and Techniques. 2017(11)
[5]同步輻射光束線中部分相干光的傳播研究[J]. 孟祥雨,郭春磊,王勇,吳衍青,邰仁忠.  光學(xué)學(xué)報. 2013(07)
[6]自由電子激光:從星球大戰(zhàn)的利器到打開新科學(xué)大門的鑰匙[J]. 楊宇峰,陸輝華,葛銳,郝建奎,李彬,姜曉明.  現(xiàn)代物理知識. 2012(06)
[7]同步輻射水平偏轉(zhuǎn)壓彎鏡面形誤差分析與補(bǔ)償[J]. 盧啟鵬,高颯颯,彭忠琦.  光學(xué)精密工程. 2011(11)
[8]X射線衍射和散射光束線環(huán)面聚焦鏡的面形精度與像差分析[J]. 黃志剛,董曉浩,高飛,徐朝銀.  光學(xué)精密工程. 2004(01)
[9]X射線衍射和散射光束線設(shè)計[J]. 徐朝銀,潘國強(qiáng),吳冠原,王峰,趙飛云.  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報. 1999(02)



本文編號：3119548