X射線光束線儀器與條形射頻源離子束刻蝕設(shè)備研制若干問題研究.pdf

1、同步輻射(SR)、慣性約束聚變(ICF)等以粒子束輸運(Particle transport)為基礎(chǔ)的大科學(xué)工程裝置近年來在世界范圍廣泛發(fā)展，與之相關(guān)的非標(biāo)儀器設(shè)備普遍涉及多門學(xué)科的精密集成，往往成為工程實施的關(guān)鍵。 論文主要介紹SRX射線光束線關(guān)鍵儀器、制作ICF大口徑衍射光學(xué)元件的條形源大型離子束刻蝕設(shè)備若干設(shè)計制造技術(shù)和性能分析。主要內(nèi)容包括以下兩個方面： 1)NSRL X射線光束線儀器關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)我們x射線光

2、束線儀器特點以及二期工程改造后的光源性能對儀器的影響，利用有限元數(shù)值模擬方法開展光學(xué)元件(U7C雙晶單色器、U7B大面積聚焦鏡)在沒有水冷情況下的熱載分析，通過對光子通量的測量，在線測試了雙晶單色器的熱效應(yīng)，定性地分析了其從開機冷態(tài)到熱平衡這一動態(tài)過程，并與普通底面間接水冷方式的模擬結(jié)果作了比較；對儀器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)(雙晶單色器聯(lián)動機構(gòu)、x射線聚焦鏡壓彎調(diào)整機構(gòu))從其原理、具體實施方法作了詳細(xì)描述、討論，并結(jié)合實際應(yīng)用給出了其性能，系統(tǒng)地開

3、展此類同步輻射關(guān)鍵儀器功能機構(gòu)的研究。 2)KZ-400離子束刻蝕裝置研制?；跅l形射頻源，我們研制了大尺寸基底往返線性掃描矩形離子束的刻蝕設(shè)備，用于大口徑衍射光學(xué)元件圖形轉(zhuǎn)移工藝。詳細(xì)闡述了此裝置的工作原理，以及方形大真空室、三維調(diào)節(jié)運動工作臺及線形運動系統(tǒng)、離子束流密度探測等結(jié)構(gòu)特點與設(shè)計分析。通過試驗測試不同工作氣體壓力、氣流，加速電壓與束壓等條件下的長軸束流密度均勻性，給出了相應(yīng)的利用束闌修剪引出離子束邊緣從而提高束流

4、密度均勻性的措施，達(dá)到優(yōu)于5％的均勻性。不同工況條件下的刻蝕實驗表明刻蝕機性能滿足要求。 最后歸納總結(jié)了基于x射線、矩形離子束傳輸軌跡(Beam tracing)的儀器設(shè)備相關(guān)共性的問題：一定能量和空間分布的束線追跡模擬與測量，以及在受照光學(xué)表面投影引起的熱載影響及數(shù)值模擬方法；對于一定性能需求的束線傳輸儀器設(shè)備，采用機械機構(gòu)補償運動、微小位移補償精度調(diào)整實現(xiàn)要求束線傳輸軌跡、提高束線傳輸性能的設(shè)計方法。同時簡單討論了這些方法的