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HEPS工程首期第二批光束线站完成光学设计

2021-11-22 09:53     来源:中科院高能所     高能同步辐射光源X射线
11月5日,中科院高能同步辐射光源(HEPS)项目低维结构探针光束线站光学设计评审会召开,标志着HEPS工程首期第二批光束线站完成光学设计,正式进入工程设计阶段。

HEPS工程首期建设14条用户线站,为了更好地保证质量和进度,14条线站分成两批推进,其中,真空内插入件引出的8条光束线站列为首期第二批线站,包含硬X射线纳米探针、结构动力学、相干散射等光束线站。第二批线站将着重发挥HEPS高亮度、高相干、高能量等优势,面向国家重大需求和科学前沿,对微观结构从静态构成到动态演化,提供多维度、实时、原位的表征,解析物质结构生成及其演化的全周期全过程。

首期第二批线站光学设计中面临很多新的难点问题,经过各线站和光学、光学机械、通用机械、前端区等横向专业系统的努力和配合,给出了解决方案,顺利完成了线站的光学设计,为高精度X射线反射镜采购和加工等工作奠定了坚实基础。设计过程中,各系统取得了一系列X射线光学设计关键技术突破:硬X射线相干散射线站自主开发了相干分析软件CAT,实现了相关束线的相干模式分解、传播、分析及CDI实验模拟;硬X射线纳米探针线站全面、系统完成光源到样品点的波动光学设计和模拟;光学系统和结构动力学线站发展了衍射动力学有限元分析方法,应用于多层膜纳米聚焦镜设计,解决了多层膜KB镜纳米聚焦与离焦的光场分析问题;光学系统和工程材料线站发展了Laue弯晶衍射动力学分析方法,在国际上率先自主研发了Laue弯晶衍射动力学追迹软件,解决了新一代光源上该类单色器性能无法准确评估的问题,完成了高能X射线束线单色器物理设计。

对第二批线站的光学设计,除了邀请国内光源及用户专家对线站光学设计进行评审,指挥部还组织对纳米探针、相干散射两个线站进行了国际评审。国际评审邀请国外四代、三代光源和相关研究机构(Sirius、MAX-IV、PETRA-III、Diamond、SPring-8、OSAKA Univ.)的束线光学、相干及纳米线站负责人、超高精度反射镜专家先进行函评,专家反馈详细评审报告。在此基础上又召开两次在线研讨会,评审专家针对线站对函评意见的答复及新的问题,逐条进行讨论。两条束线的设计得到肯定,评审通过,并将根据专家意见进行进一步完善。


左:自研相干分析软件CAT; 右:基于有限元分析的多层膜数值模拟方法发展(Optical Express, 2020)


硬X射线相干散射线站光学设计国际评审会合影。专家来自亚、欧、美三大洲,为最大限度地便于专家参会,讨论安排在北京时间19:30开始到22:40左右结束。

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