高热负载同步辐射光束线用的光学件

　　1引言

         同步辐射，即用加速带电粒子产生的辐射，对要求使用X射线进行研究的那些研究项目有重要意义。同步辐射的使用，对相当广泛的学科，包括物理学、化学、生物学、材料科学和医学等有重要影响。目前正在运转的存储环光源X射线的亮度(单位时间，单位能带宽度，单位面积和单位立体角发出的光子数)比cornell300MeV同步辐射源X射线的亮度大很多数量　　级。目前在世界范围内正在建造的第三代同步辐射源系列，将很决地从它的插入装置中发射出更亮的光束.插入装置是一些周期分布的磁极构造，它使圆形轨迹运动的带电粒子经历一个正弦形轨道加速，进而产生比弯形磁体辐射更强的辐射束。然而，随着光束亮度的增加，使与之相遇的X射线光学件的热载荷随着增加。

　　由于热使光学件产生热畸变，使发送到实验样品上的光束亮度变弱，所以对第三代同步辐射源X射线光学组件设计的主要挑战之一是怎样有效地控制热畸变的问题.因为从同步辐射源产生的辐射功率与加速粒子能量的四次方成正比，所以高能存储环，诸如法国.Grenoble的6GeVEuropeansyn-ehrotronRadiationSouree(ESRF)、美国Ar-gonneNationalLaboratory，Argonne，Illinois的7GeVAdvaneedPhotonSouree(APS)和日本的SGeVSpring一8inHarima等研究单位目前建造的辐射源的高能存储环，高热负载间题就特别难以解决。当配备以现代插入装置时，这些研究机构的辐射源产生的X射线功率能超过10kw。更使光学组件设计者们震惊的是，当光源尺寸小和发散性小的粒子束通过称作波荡器的专门插入装置时，它产生的功率密度是非常高的。因为在这些存储环中波荡器产生高准直性的X射线束，在离光源30m处(一个典型的光源至单色光镜的距离)X射线的热流量超过300W/mm气这个问题在不远的将来必须很好地解决。

　　2.高热负载X射线光学组件

　　在论述研究用于消除热畸变对X射线光学组件影响的某些方法之前，简短回顾两种常用的第一光学组件是有益的，第一光学组件系指那些遭受全功率入射X射线束照射的光学组件。在几乎所有硬X射线束(Ex射线>4keV)中，都用X射线反射镜或者用单晶体单色光镜来做第一光学组件(这些光学件的详细描述参见有关文献).

　　因为在材料中X射线的折射率是小于1的，所以外部全反射镜可以用作这个波段的反射光学组件。通常用X射线反射镜做聚焦和/或光谱变换。入射束对反射镜的入射角度(入射束与反射镜表面之间的夹角)典型值在几毫弧度范围内.由于第三代同步辐射源本身尺寸很小，为了保持光束的亮度，要求必须把面形误差或者倾角误差的允差减到最小，典型值为1~2urad。这个倾斜角误差允差反过来也决定了反射镜允许热畸变的大小。虽然小掠入射角使照射到反射镜表面上的热流相当大地减低，但要保持这个面形误差允差不被超过仍是相当困难的间题。