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水冷單色器與精密冷水機

釋出時間•·☁:2022-06-08      點選次數•·☁:98

在光學精密工程裡•╃,晶體單色器作為同步輻射光束線中重要的分光元件•╃,廣泛應用於上海同步輻射光源☁·✘☁•。是光束線中的關鍵裝置•╃,各實驗站所需單色光波長·↟、能量解析度·↟、光斑大小都是由單色器來實現或決定•╃,它是整個同步輻射光應用中最重要的裝備之一☁·✘☁•。

承擔該項研製任務的西安光機所“水冷弧矢聚焦單色器"專案組•╃,成功研製出我國第一臺具有自主智慧財產權的水冷弧矢聚焦單色器☁·✘☁•。

水冷單色器結構的研究•╃,離不開高精度控溫的精密冷水機☁·✘☁•。而專案現場的公共冷水系統•╃,滿足不了單色器的冷卻要求☁·✘☁•。在國內的多個加速器專案•╃,比如上海同步輻射光源·↟、北京正負電子對撞機以及正在建設的北京先進光源•╃,大量使用單色器•╃,需要配置不同技術要求的精密冷水機☁·✘☁•。

單色器對冷水機的溫度·↟、壓力·↟、流量的精密需求•╃,這裡分開闡述一下☁·✘☁•。

首先是迴圈水溫度•╃,溫度主要是溫控精度•╃,溫控精度一般要求±0.01度或者±0.0.2度☁·✘☁•。國內外大部分的冷水機滿足不了這個溫控要求•╃,有的是溫度控制的穩定性不夠•╃,有的是溫度測量的溫漂和時漂滿足不了使用要求☁·✘☁•。

下圖是長流儀器精密冷水機的24小時溫度測試記錄☁·✘☁•。

第二是迴圈壓力☁·✘☁•。單色器包含大量的精密光學元件•╃,對冷卻水的迴圈壓力比較敏感•╃,首先是要求壓力較高•╃,其次是要求壓力的穩定性☁·✘☁•。頻繁的壓力波動•╃,對光學器件造成一定的干擾☁·✘☁•。對於單色器來說•╃,既要避免啟動壓力的衝擊•╃,也要避免執行過程中壓力的波動•╃,這兩部分必須解決好才能滿足單色器的使用☁·✘☁•。

第三是冷卻水的流量穩定性☁·✘☁•。流量的波動•╃,一般不超過±0.03L/min☁·✘☁•。對精密冷水機的流量測量·↟、迴圈泵選型·↟、管道佈置•╃,都需要專業的設計考慮•╃,才能滿足流量波動性的要求☁·✘☁•。

上海光源X射線衍射光束線(BL14B1)和小角散射光束線(BL16B1)中的水冷弧矢聚焦單色器研製過程中•╃,模擬分析了底冷式和曲頂槽式兩種水冷結構•╃,均能有效降低晶體表面的溫升·↟、減小變形量•╃,長流儀器研發的控溫精度±0.01℃精密冷水機•╃,是其中一個重要的水冷元件☁·✘☁•。


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