專利名稱：一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種同步輻射裝置的冷卻裝置，尤其是一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
雙晶單色器是同步輻射裝置的關(guān)鍵部件，其作用是實現(xiàn)入射白光的單色化，即當(dāng)X光入射到晶體表面并滿足Bragg衍射條件時，單色X光被晶體衍射，經(jīng)過單色化的X射線不僅具有單一的波長，而且其發(fā)散度也大大減少。但是除了波長滿足Bragg衍射原理的同步光被反射，其他波長的同步光全部被晶體所吸收，這就使得同步光經(jīng)過準直鏡后，它的能量主要沉積在第一晶體，對第一晶體造成很高的熱負荷，從而在晶體內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度梯度，使晶體產(chǎn)生熱變形；這些熱變形會使反射光偏離既定的方向，使晶體單色器的性能大大降低，并且產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，甚至破壞光學(xué)元件。
在第一代和第二代同步輻射光源時期，由于熱負荷并不是很嚴重，因此采用一些簡單的冷卻散熱機構(gòu)就可滿足系統(tǒng)正常運作的需要，這個時候的設(shè)計主要是考慮到結(jié)構(gòu)布局的需要。起初，人們只是簡單地用一個和光學(xué)件接觸的冷卻片進行冷卻，然而，對于較高的功率源，業(yè)已證明這個技術(shù)是不合適的。為了減少光學(xué)件和冷卻片之間的接觸熱阻，有人使用熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的液態(tài)鎵(或者鎵/銦混合物)或流水或液氮直接流經(jīng)光學(xué)件進行冷卻的方法進行冷卻，雖然采用液態(tài)鎵或液氮冷卻晶體非常有效，但其缺點是成本太高。
與液態(tài)鎵或液氮冷卻法比較，水冷法更加簡單易行，常用的水冷結(jié)構(gòu)有底冷方式和邊冷方式，這些冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，冷卻液提供方式非常簡便，但是冷卻效率很低，在使用熱負荷并不是很嚴重的第一代和第二代光源時，它們基本上能夠滿足晶體冷卻的需要，但是目前采用的第三代光源的功率密度比前兩代大得多，這些簡單的冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻效率已不能滿足要求，必須尋求新的冷卻結(jié)構(gòu)和方法。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有雙晶單色器冷卻中所采用水冷和液態(tài)鎵及液氮冷卻結(jié)構(gòu)的上述不足，提供一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其發(fā)明目的可以通過以下技術(shù)方案得以實施。
一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，包括底座、開設(shè)于底座上并直接與晶體接觸的冷卻凹槽、置于冷卻凹槽內(nèi)的晶體及用于壓住晶體面邊緣后與底座固定的夾座，其特征在于所述底座內(nèi)另設(shè)有一與外接冷卻液相通的冷卻液通道。
所述晶體底部開有底槽；底槽的槽寬約8mm，槽深約3mm。
所述夾座內(nèi)設(shè)有冷卻液通道，所述冷卻液通道與底座內(nèi)的冷卻液通道連通，通道連通處兩側(cè)的底座與夾座間設(shè)有密封圈。
所述底座上的冷卻凹槽中的冷卻液為銦鎵混合液或液態(tài)鎵，所述底座內(nèi)的冷卻液通道中的冷卻液為水。
所述底座為無氧銅底座。所述夾座為鋁夾座。
本實用新型所述雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，通過雙層冷卻的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將晶體放在無氧銅底座內(nèi)的冷卻凹槽，并在無氧銅底座和晶體之間的微小縫隙注入銦/鎵的混合液體，冷卻水不斷地流過無氧銅底座中的冷卻液通道，利用無氧銅和銦/鎵的良好的導(dǎo)熱性能來對晶體進行冷卻。銦/鎵具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕、可焊性、極好的塑性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點，利用它作為晶體和水之間的熱傳遞介質(zhì)，可以迅速地減小晶體上的熱負荷，帶走晶體上的熱量，同時又能起到一定的緩沖作用，不至于造成冷水和晶體直接接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力和形變。本冷卻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟、簡便，適用于高熱負載的晶體冷卻。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作一詳細說明。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中第一晶體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中所示A向視圖。
圖中1、晶體 11、底槽 2、冷卻凹槽 3、底座 31、冷卻液通道 4、密封圈 5、夾座 51、冷卻液通道具體實施方式
如圖所示，該雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)由晶體1、無氧銅底座3、銦鎵混合液冷卻凹槽2、鋁夾座5和O形密封圈4所組成；開有底槽11的第一晶體1放在無氧銅底座3內(nèi)，無氧銅底座3和晶體1之間，以及晶體底槽11的微小縫隙為注入銦/鎵的混合液體的冷卻凹槽2，無氧銅底座3和晶體1通過鋁夾座5支撐與固定，鋁夾座5用于壓住第一晶體1晶面邊緣后與底座機械固定，鋁夾座5上設(shè)有兩個夾頭，用以夾緊晶體1，鋁夾座5與無氧銅底座3之間用O型密封圈4連接，鋁夾座5內(nèi)設(shè)有冷卻液通道51，鋁夾座5外接冷卻水管，冷卻水不斷地流過無氧銅底座3中的冷卻液通道31，利用無氧銅和銦/鎵的良好的導(dǎo)熱性能來對晶體1進行冷卻。其實現(xiàn)方式是在無氧銅底座3上挖一個冷卻凹槽2，冷卻凹槽2的尺寸比第一晶體1略大，使第一晶體1能夠很方便地放置在槽內(nèi)，而不至于在槽內(nèi)產(chǎn)生明顯的橫向位移。第一晶體1底部，與銦/鎵混合液相接觸的面，為了增加與銦/鎵混合液相接觸的面積，開有一些底槽11，槽的寬度約有8mm，深3mm，相應(yīng)可增加晶體1與無氧銅的接觸面積，無氧銅通常指TU1(≮99.97％Cu)和TU2(≮99.95％Cu)，其含氧量極微(≯0.003％O2)，其它雜質(zhì)也極少，無“氫病”，具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕、可焊性、極好的塑性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點；利用它作為晶體和水之間的熱傳遞介質(zhì)，可以迅速地減小晶體上的熱負荷，帶走晶體上的熱量，同時又能起到一定的緩沖作用，不至于造成冷水和晶體直接接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力和形變。另外在無氧銅底座3中設(shè)置一個冷卻液通道31，使恒溫為25℃的去離子水以一定的速度不停地流過通道來間接對第一晶體1進行冷卻。無氧銅底座3和第一晶體1通過鋁夾座5支撐與固定，夾座上設(shè)有兩個夾頭，用以夾緊第一晶體1，使第一晶體1避免產(chǎn)生垂直于晶面方向的位移。鋁夾座5與無氧銅底座3之間用O形密封圈4連接，定位性好，使得第一晶體1在轉(zhuǎn)動過程中保持平穩(wěn)，不易錯位。
該實用新型通過一種多層冷卻的結(jié)構(gòu)方式提供了一種制造工藝簡單、安裝方便的同步輻射器中第一晶體的晶架結(jié)構(gòu)和冷卻方式，其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，降溫效果好，成本較低。
權(quán)利要求1.一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，包括底座(3)、開設(shè)于底座(3)上并直接與晶體(1)接觸的冷卻凹槽(2)、置于冷卻凹槽(2)內(nèi)的晶體(1)及用于壓住晶體(1)晶體面邊緣后與底座(3)固定的夾座(5)，其特征在于所述底座(3)內(nèi)另設(shè)有一與外接冷卻液相通的冷卻液通道(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述晶體(1)底部開有底槽(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾座(5)內(nèi)設(shè)有冷卻液通道(51)，所述冷卻液通道(51)與底座(3)內(nèi)的冷卻液通道(31)連通，通道連通處兩側(cè)的底座(3)與夾座(5)間設(shè)有密封圈(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述底座(3)上的冷卻凹槽(2)中的冷卻液為銦鎵混合液或液態(tài)鎵，所述底座(3)內(nèi)的冷卻液通道(31)中的冷卻液為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述底座(3)為無氧銅底座。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾座(5)為鋁夾座。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述底槽(11)的槽寬約8mm，槽深約3mm。
專利摘要本實用新型公開了一種雙晶單色器第一晶體冷卻結(jié)構(gòu)，包括底座及開于其上并與晶體接觸的冷卻凹槽、置于槽內(nèi)的晶體和用于壓住晶體面邊緣后與底座固定的夾座，底座和夾座內(nèi)各設(shè)有冷卻液通道并與外接冷卻液相通，所設(shè)兩通道相連通，連通處兩側(cè)的底座與夾座間設(shè)有密封圈，冷卻凹槽中的冷卻液可為銦鎵混合液鎵，底座內(nèi)的冷卻液通道中的冷卻液為水，晶體底部開有底槽。通過將晶體放在無氧銅底座內(nèi)，并在無氧銅底座和晶體之間的微小縫隙注入銦鎵的混合液體，冷卻水不斷地流過無氧銅底座中的冷卻液通道，利用無氧銅和銦鎵作為晶體和水間的熱傳遞介質(zhì)，可迅速減小晶體熱負荷并起到一定的緩沖作用，避免冷卻水和晶體直接接觸產(chǎn)生的應(yīng)力和形變。
文檔編號H01S3/04GK2904399SQ20062004231
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者柳暉, 高雪官 申請人:上海師范大學(xué)