作為國內(nèi)首臺高能第四代同步輻射光源,HEPS光源具有極高的亮度,為提高線站的時間分辨能力,X射線吸收譜學(XAFS)線站需要一款既可以實現(xiàn)高速掃譜,又能實現(xiàn)步進掃描,同時能承受高熱負荷的快速掃描單色器。該類產(chǎn)品僅少數(shù)國際廠商可以提供,且價格昂貴。HEPS光學機械系統(tǒng)與光學設計、通用機械、光束線控制、XAFS線站系統(tǒng)相關人員共同努力,積極開展國內(nèi)首臺快速掃描單色器的研制攻關工作。HEPS光學機械系統(tǒng)負責人梁好帶領單色器設計小組,提出了采用直驅力矩電機直接驅動精密主軸轉動,帶動切槽晶體進行能量掃描的設計方案,通過伺服控制,可實現(xiàn)步進掃描及快速往復掃描兩種工作模式。晶體采用液氮冷卻,緩釋高熱負荷,保持光源的優(yōu)異性能。設計完成后,由合肥科燁電物理設備制造有限公司進行非標加工與集成。
出廠驗收實測數(shù)據(jù)表明,該單色器最高快速掃描頻率達到50Hz(可實現(xiàn)每秒采集100個吸收譜),覆蓋角度范圍達0.8°,優(yōu)于設計指標和國際相關文獻報道數(shù)據(jù)。步進掃描模式布拉格角單步分辨率達0.2″,滿載靜態(tài)真空度8.5*10-6Pa,更多快掃性能測試結果如圖1(a-d)所示。后續(xù)快速掃描單色器運輸回所后,將進行控制及低溫聯(lián)調(diào)測試及地面振動測試。
HEPS裝置XAFS線站具備高時間分辨和空間分辨能力。利用時間分辨XAFS辦法,可實時追蹤物質變化的動態(tài)過程,開展原位條件下的結構研究,就如同圖像從靜止的照片進化到動畫電影,快速掃描單色器的順利出廠將為時間分辨吸收譜方法提供堅實的硬件基礎。
圖1 快速掃描單色器不同頻率運動性能測試
圖2 快速掃描單色器性能對比
圖3 快速掃描單色器驗收現(xiàn)場及成員合影
(中科院高能所 供稿)