一種分光光闌裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同步輻射光源領(lǐng)域，尤其涉及一種分光光闌裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]同步輻射光是自由電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)因狀態(tài)(速度和方向)發(fā)生改變，沿電子運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向發(fā)出的電磁波，由于光譜連續(xù)、高亮度、準(zhǔn)直性好等特點(diǎn)，在物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)、能源和環(huán)境科學(xué)等很多科學(xué)研究和高科技領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。前端區(qū)是同步輻射裝置的一個(gè)重要組成部分，既自成體系，又與多個(gè)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，其主要功能是限制同步輻射光的尺寸、探測(cè)光束位置、吸收熱負(fù)載、實(shí)現(xiàn)下游設(shè)備安全保護(hù)、真空保護(hù)及人身保護(hù)，最終將同步輻射光傳送到下游光束線。
[0003]前端區(qū)上接儲(chǔ)存環(huán)，下連光束線，是儲(chǔ)存環(huán)和光束線之間的一個(gè)連接紐帶。一般地，一個(gè)儲(chǔ)存環(huán)引出口只有一條光束引出，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，開(kāi)始嘗試從一個(gè)儲(chǔ)存環(huán)引出口引出有很小夾角的兩條光束，這兩條光束共用一個(gè)前端區(qū)，這種復(fù)合光束線稱為Canted光束線。Canted前端區(qū)主要分光、限束元件的結(jié)構(gòu)和性能，決定了通過(guò)前端區(qū)到達(dá)光束線的光束的性能。分光光闌作為Canted前端區(qū)的唯一的一個(gè)分光元件，它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整個(gè)前端區(qū)設(shè)備的安全及整體布局。分光光闌安裝在前端區(qū)靠近儲(chǔ)存環(huán)出口處，用于將Canted前端區(qū)有很小夾角的兩條同步輻射光束分開(kāi)，使兩條光束沿著不同的方向、單獨(dú)的傳送到下游的光束線，并吸收部分熱負(fù)載、保護(hù)下游設(shè)備。
[0004]一般到達(dá)Canted前端區(qū)的光源能量是普通前端區(qū)的兩倍以上，而下游光束線接收的光源能量則沒(méi)有太大變化，這就意味著Canted前端區(qū)要承受更高的熱負(fù)載，大大增加了前端區(qū)設(shè)計(jì)的難度。由于Canted光束線的夾角很小，前端區(qū)可供安裝和操作的空間位置又非常有限，因此，如何將重合在一起的兩條同步輻射光束安全、有效的分開(kāi)，就成了Canted前端區(qū)需要解決的首要技術(shù)難點(diǎn)。
[0005]目前現(xiàn)有的前端區(qū)的光闌都是只有一個(gè)通光孔，用于對(duì)一束光限束、吸收熱負(fù)載，最終使光束按照要求到達(dá)光束線。這種光闌只允許一束光通過(guò)，不具有分光的功能，不能用于對(duì)同時(shí)通過(guò)的兩條同步輻射光束進(jìn)行分光。
[0006]圖1示出了現(xiàn)有光闌的典型結(jié)構(gòu)的剖視圖。文獻(xiàn)《上海光源光束線站裝置中高熱載元件熱緩釋技術(shù)研究》(作者劉龍飛機(jī)械電子工程上海大學(xué)2006 (學(xué)位年度))中介紹了圖1所示的這種光闌，其包括具有一個(gè)通光孔10’的吸收主體I’以及設(shè)置在吸收主體I’內(nèi)的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)2’，其中，通光孔10’采用掠入射設(shè)計(jì)，以供光束進(jìn)入，結(jié)合水冷卻循環(huán)系統(tǒng)2’，從而達(dá)到限制光束大小、吸收部分熱負(fù)載的目的。然而，從圖中可以看出這種結(jié)構(gòu)只是針對(duì)單一光束(即一次僅允許一條光束通過(guò))進(jìn)行限束、保護(hù)，并不適合對(duì)Canted光束進(jìn)行分光。而目前現(xiàn)有的光闌基本采用的都是上述這種結(jié)構(gòu)。
[0007]如果不采用設(shè)備對(duì)Canted光束進(jìn)行分光，而是使兩條同步輻射光束按其夾角自然分開(kāi)之后再對(duì)光束進(jìn)行限束、探測(cè)、吸收熱負(fù)載等，則需要很大的空間，并且由于光束本身的擴(kuò)散性，后續(xù)使用的設(shè)備元件必然也會(huì)增大，也就增大了設(shè)備的成本與安裝難度，與此同時(shí)也加大了工藝設(shè)施、安全連鎖的安裝與維護(hù)以及保持超高真空的工作量，這樣不但增加了總體建設(shè)與維護(hù)成本，而且也加大了建設(shè)、安裝空間和工人的勞動(dòng)量。由于前端區(qū)其本身的特殊性，介于儲(chǔ)存環(huán)設(shè)備和鋸齒墻之間，這就限定了其非常有限的空間，也就意味著利用兩條同步輻射光束的角度使其自然分開(kāi)之后再對(duì)其進(jìn)行后續(xù)操作的方案是不可行的。
[0008]綜上所述，隨著同步輻射技術(shù)的發(fā)展，如何在非常有限的空間里實(shí)現(xiàn)對(duì)Canted光束進(jìn)行有效、安全的分光是刻不容緩需要解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種分光光闌裝置，以實(shí)現(xiàn)在有限的空間內(nèi)，安全、有效地完成對(duì)復(fù)合光束線進(jìn)行分光，同時(shí)對(duì)兩條光束進(jìn)行有選擇的限束，吸收部分熱負(fù)載，保護(hù)下游設(shè)備免受同步輻射光的直接照射。
[0010]本發(fā)明所述的一種分光光闌裝置，其包括:
[0011]—分光主體，其內(nèi)部開(kāi)設(shè)有兩個(gè)彼此之間成一夾角的、用于分別供進(jìn)入該分光主體的復(fù)合光束線中的兩條光束通過(guò)的呈掠入射結(jié)構(gòu)的通光孔，所述通光孔從所述分光主體的左端延伸至其右端，且所述兩個(gè)通光孔之間的夾角與所述復(fù)合光束線中兩條光束之間的夾角相同，以使每個(gè)所述通光孔的中心軸線與通過(guò)其中的所述光束的中心光線重合；
[0012]—與所述分光主體連接以對(duì)其進(jìn)行冷卻的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)；
[0013]多個(gè)固定連接在所述分光主體頂面的準(zhǔn)直元件；以及
[0014]至少一個(gè)通過(guò)熱偶座與所述分光主體連接以探測(cè)其內(nèi)部溫度的溫度探測(cè)器；
[0015]其中，所述分光主體包括:
[0016]—具有所述通光孔的分光體，其頂面、底面、前側(cè)面和后側(cè)面上分別開(kāi)設(shè)有一凹槽；以及
[0017]分別與所述分光體固定連接且蓋在各個(gè)所述凹槽的槽口上的上蓋板、下蓋板、前蓋板和后蓋板；
[0018]所述水冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括:
[0019]由所述上蓋板的底面與其對(duì)應(yīng)的所述凹槽的槽壁圍成的上腔體；
[0020]由所述下蓋板的頂面與其對(duì)應(yīng)的所述凹槽的槽壁圍成的下腔體；
[0021]由所述前蓋板的后側(cè)面與其對(duì)應(yīng)的所述凹槽的槽壁圍成的前腔體；
[0022]由所述后蓋板的前側(cè)面與其對(duì)應(yīng)的所述凹槽的槽壁圍成的后腔體；以及
[0023]多根分別穿過(guò)所述上、下、前、后蓋板與所述上、下、前、后腔體連通以通入冷卻水的水管；
[0024]其中，所述上腔體與所述前腔體和后腔體中的一個(gè)連通，所述下腔體與所述前腔體和后腔體中的另一個(gè)連通。
[0025]在上述的分光光闌裝置中，每根所述水管的遠(yuǎn)離所述分光主體的一端連接有套穿板直通活接頭。
[0026]在上述的分光光闌裝置中，每個(gè)所述凹槽的槽底與所述通光孔的與該槽底相對(duì)的一個(gè)受光面之間的距離恒定。
[0027]在上述的分光光闌裝置中，所述分光主體的右端面上開(kāi)設(shè)有一位于兩個(gè)所述通光孔的出口端之間且位于所述通光孔下方的應(yīng)力釋放槽。
[0028]在上述的分光光闌裝置中，所述裝置還包括兩個(gè)分別通過(guò)一轉(zhuǎn)接管固定連接在所述分光主體的左端和右端的法蘭。
[0029]在上述的分光光闌裝置中，所述裝置還包括兩個(gè)固定連接在所述分光主體的底面上的調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)。
[0030]在上述的分光光闌裝置中，所述多個(gè)準(zhǔn)直元件布置為不共線。
[0031]在上述的分光光闌裝置中，所述分光主體采用彌散強(qiáng)化銅鋁合金或者無(wú)氧銅制成。
[0032]由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過(guò)在分光主體內(nèi)設(shè)置兩個(gè)通光孔，分別供復(fù)合光束線中的兩條光束通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合(Canted)光束線的分光。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，且安裝有專門的準(zhǔn)直元件，方便對(duì)裝置完成安裝和準(zhǔn)直。本發(fā)明還提供有溫度探測(cè)器，可直接插入分光主體內(nèi)部，從而直接、實(shí)時(shí)有效的測(cè)出裝置的溫度。另外，本發(fā)明還根據(jù)Canted光束線的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出全新的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)，從而最大限度地讓冷卻水與分光體相接觸，提高換熱效率，進(jìn)而可以更快速、有效地阻止本裝置因吸收熱負(fù)載引起的溫度上升。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是現(xiàn)有光闌的典型結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0034]圖2是本發(fā)明一種分光光闌裝置的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0035]圖3是本發(fā)明一種分光光闌裝置的部分結(jié)構(gòu)分解圖；
[0036]圖4是本發(fā)明一種分光光闌裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0037]圖5是本發(fā)明一種分光光闌裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。
[0039]如圖2-5所不，本發(fā)明，即一種分光光闌裝置，其包括:分光主體1、水冷卻循環(huán)系統(tǒng)2、多個(gè)準(zhǔn)直元件3、至少一個(gè)溫度探測(cè)器4、兩個(gè)調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)6以及兩個(gè)法蘭8。
[0040]分光主體I的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有兩個(gè)彼此之間成一夾角的、用于分別供進(jìn)入該分光主體I的復(fù)合(Canted)光束線中的兩條光束通過(guò)的呈掠入射結(jié)構(gòu)的通光孔10，通光孔10從分光主體I的左端延伸至其右端；在本實(shí)施例中，兩個(gè)通光孔10之間的夾角根據(jù)復(fù)合(Canted)光束線中兩條光束之間的夾角進(jìn)行設(shè)置(兩個(gè)夾角大小相同)，以使每個(gè)所述通光孔的中心軸線與通過(guò)其中的所述光束的中心光線重合；Canted光束線從分光主體I的左端進(jìn)入通光孔10，并從分光主體I的右端穿出(換句話說(shuō)，通光孔10的左端為入口端，右端為出口端)，從而用于將Canted前端區(qū)的幾乎重合在一起的兩條光束分開(kāi)。同時(shí)，由于分光主體I內(nèi)部采用掠入射結(jié)構(gòu)，從而增大了受光面，降低了光束的功率密度，最大限度降低了分光主體I由吸收熱功率而引起的溫升。在本實(shí)施例中，分光主體I具體包括:
[0041]具有通光孔10的分光體11，其頂面、底面、前側(cè)面和后側(cè)面上分別開(kāi)設(shè)有一凹槽12，其中分光體11的前后側(cè)面和頂面作為基準(zhǔn)面，安裝調(diào)試時(shí)用于標(biāo)定和準(zhǔn)直；以及
[0042]分別與分光體11固定連接且蓋在各個(gè)凹槽12的槽口上的上蓋板13、下蓋板14、前蓋板15和后蓋板16。
[0043]另外，在本實(shí)施例中，分光主體I采用高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)熱性及高軟化溫度性能的彌散強(qiáng)化銅鋁合金(Glidcop)或者無(wú)氧銅(OFHC)制成。
[0044]水冷卻循環(huán)系統(tǒng)2與分光主體I連接以對(duì)其進(jìn)行冷卻。在本實(shí)