同步辐射双晶单色仪若干关键技术研究

摘要

生命科学是研究各种生命现象及其本质的科学。如果能够真正了解生命现象的规律和本质，就可能找到有效方法从根本上对农业、医学等学科予以变革，从而改变人类的生存环境。目前，物质原子近邻结构研究在常规X射线上很难或无法进行各种结构分析。同步辐射就是一种研究生物大分子与物质原子近邻结构的有效手段。 同步辐射是第四种对人类文明有革命性推动作用的新光源，光束线是应用同步辐射的主要设施，其中双晶单色仪是其核心光学部件。本文在北京正负电子对撞机重大改造项目基金资助下，研究了生物大分子光束线与EXAFS光束线双晶单色仪中的若干关键技术，为进一步提高双晶单色仪性能奠定了基础。其主要内容如下： 1.在分析比较基础上，选用T结构作为出射光与入射光高差固定结构，对其进行了精度综合，提供了设计与装配T结构的公差要求。推导了二晶出射光高度和其影响因素之间的参数表达式，应用原始误差独立作用原理，按等精度原则，将二晶出射光的高度误差合理地分配到各原始误差中。 2.提出了一晶与二晶的长度最小定理，分别给出了一晶与二晶的长度最小值及其一晶与二晶的定位条件。综合一晶与二晶长度最小定理，得到双晶长度最小定位规划算法，使双晶长度同时最小。为使同步辐射白光通过双晶单色仪，可先用入射光截面高度放大法，再用双晶长度最小定位规划算法。 3.提出了双晶初安装姿态误差的确定方法。采用影响因素分离法，在光束不经过二晶晶面衍射的前提下，根据一晶出射光在荧光靶上光斑的位置，解耦分析出一晶初安装投角误差、滚角误差、摆角误差，为晶体箱调控装置提供需要调整的姿态误差。证明了只需调整二晶相对于一晶的投角与滚角就可以保证双晶晶面平行，无需调整摆角。在一晶初安装姿态误差基本消除的前提下，根据二晶出射光在荧光靶上光斑的位置，解耦分析出二晶初安装投角误差与滚角误差，为二晶投角与滚角微调装置提供微调的角度值。 4.提出了3-3PS并联机构式晶体箱调控技术。在现有晶体箱调控技术基础上，提出用3-3PS并联机构实现晶体箱的调控，采用了不改变一晶晶面中心位置而调整一晶初安装姿态的调整策略，从而大大简化调整过程。 5.提出了一种以永磁体为关键元件的类3-PS并联机构式二晶投角与滚角微调原理。论述了用类3-PS并联机构微调二晶投角与滚角的可行性，并确定了微调装置的关键结构参数，特别是永久磁铁的结构参数。 6.以EXAFS光束线双晶单色仪为例，介绍了双晶单色仪调试的关键环节。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章T结构精度综合

第三章基于T结构的双晶定位规划

第四章双晶初安装姿态误差的解耦分析

第五章双晶单色仪晶体箱调控技术

第六章二晶投角与滚角微调技术

第七章双晶单色仪的调试

第八章总结与展望

参考文献

附录

致谢

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