双晶单色仪

DCM

FMB Oxford专为科研用户提供定制硬X射线单色仪解决方案,自1996年交付第一台机组给ALS,至今累计设计和建造了80多台。

FMB Oxford  DCM是用于硬X射线的单色仪,适用于弯曲磁铁,摆动器和波荡器光束线。根据光谱范围决定晶体的类型; 可以安装多组晶体,真空选项。该系统可用于固定偏移或伪通道切割模式。我们可以为晶体提供水冷或低温液氮冷却,具体取决于热负荷以及所需的热和光学性能。我们提供一系列晶体二次设计,包括可平行平移的晶体; 较大的晶体,允许光束在布拉格旋转期间移动;晶体弯曲实现聚焦。

DCM由真空系统,角度仪,晶体支撑物和操纵系统组成,安装在花岗岩块上。相关的电子元件可以安装在19“ 机柜系统中。

产品规格

  • 高压电源设计和制造
  • 用于布拉格角旋转的高精度旋转台测角仪
  • 水晶笼式安装在刚性驱动轴上,提高稳定性
  • 测角仪支撑在合成花岗岩底座上,减小振动阻尼
  • 用于测角仪的滑动安装基座,可在真空室打开时拆卸
  • 测角仪的轴设计合理,以容纳水和低温液氮贯通
  • 水晶笼可配置为垂直偏移,出射光束高于或低于输入光束
  • 空间紧凑
  • 俯仰和移动控制

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双层/多层单色仪

对于一些不需要高分辨率晶体的实验,优选更高的通量以减少曝光时间和数据收集速度。双层多层单色仪(DMM)使用匹配的多层光学器件来选择来自白光束源相应的能带光束。

选择不同材料组合并铺设不同厚度,能量范围为2-100keV,能量分辨率为0.2-3%,同时保证反射率> 75%。

组合式单色仪(DCM / DMM)可用于单个光束线,以提高在高分辨率和高通量模式之间快速切换的能力。

具有2条纹的多层光学器件的示例

参数
基础材料
有源光学区域 300毫米x 75毫米
斜率误差 <1.5μradms
表面粗糙度 <1Årms
能量范围 2-8 keV 8-20 keV
物料 镍/ B4C RU / B4C
D间距 45Å 28Å
期数 > 100 > 150
峰值反射率 在12keV时,5keV
> 75%时> 85%
>
20 keV时> 8 keV > 90%> 90%

多层单色器(DCM / DMM)

弯曲磁铁矢状弯曲机

 

这种充分验证的矢状弯曲机用于标准FMB牛津双晶单色仪。该系统由ESRF的光学组和格勒诺布尔的CNRS Laboratoire de Cristallographie共同设计,并基于弯曲铰链的原理,引导薄的带肋晶体形成圆柱形衍射表面,扭曲和抗弹性弯曲。

我们提供了两项增强功能。首先齿轮箱安装在电机上以允许更大的力施加到弯曲部分,最小弯曲半径可以降低到小于1.8米(晶体可以弯曲到1.2米,然后存在脆性断裂的危险)铰链。其次,使用线性可变差动变压器非接触式高分辨率编码器,可以获得光学平台外部的弯曲程度的度量。

产品规格

水晶衍射平面 Si(111),Si(220)等
水晶尺寸 120毫米(矢状)×
80毫米(经向)
弯曲半径范围 20米至1.5米
矢状弯曲的质量 3.5公斤
外形尺寸 150mm(矢状)x
108mm(经向)x
90mm(高度)

水平可调单色仪

 

当需要将光束横向偏转到分支光束线中以及选择特定的光子能量时,使用水平可调单色仪。FMB Oxford已经制造了许多HBM,它们在晶体的数量,取向和材料方面有所不同衍射几何(布拉格或劳厄)和冷却系统的设计,可以使用冷冻水或液氮。例如具有两个(220)和(311)取向的硅晶体的HBM,其可以使用真空垂直行程来选择。两者都是氮气冷却,并且可以通过真空电机精确控制俯仰和滚动。其他晶体材料可供选择,包括InSb和单晶金刚石,客户可以采购自己的晶体。

光束稳定性要求通常很严格,包括亚微弧度俯仰和滚转控制分辨率和稳定性。我们的HBM设计包括用于振动抑制的合成花岗岩底座,并且还可以通过位于下游的光束位置监视器实现实时反馈。

特征

  • 特高压设计和制造
  • 高精度俯仰和滚动调节
  • 花岗岩底座上支撑着水晶笼,具有优异的稳定性
  • 精细俯仰和滚动的反馈
  • 选择晶体或白光束模式
  • 经证实的稳定性和冷却性能

选项

  • 硅(任何取向)或金刚石晶体
  • 具有真空平移的多晶体
  • 水或液氮冷却
  • 劳厄(传输)或布拉格几何

通道切入水晶单色仪

紧凑型通道切入单色仪(CCM)可用于弯曲磁铁和插入装置光束线上的硬X射线实验。它是为NSLS设计而构建的。

CCM设计紧凑,机械控制简单。在空间限制使用,或者需要经济的设计时,特别适合。

CCM具有固定的晶体间隙,当能量改变时,该晶体间隙导致出射光束高度相对于入射光束变化。

电动布拉格角度范围约为11°CCM可以提供手动重新定位,将布拉格总角度范围扩展到60°

产品规格

真空性能 <1×10 -7毫巴
布拉格角分辨率 <0.5μrad
电动布拉格角度范围 最高~60°
,步长为11°
垂直验收 6毫米(典型值)
水平验收 40毫米(典型值)
Si(111)的典型能量范围 2.5至30keV
执行器 步进电机(布拉格角)
2xPicomotor(偏航和水晶调谐)
最大热负荷 100W(典型值)
冷却 间接于1sy晶体
设备长度 330mm(典型值)
系统基于Peter Siddons在布鲁克海文NSLS使用的设计。

低温冷却器

在第三代同步加速器光源的插入装置光束线上,光学器件的冷却很常见,其中高功率(摆动器)或功率密度(波动器)会导致异常失真,从而导致光束退化。

当单色仪晶体被加热时,晶体上会产生热梯度,导致晶体失真,从而影响光学性能。通过优化晶体的冷却可以减小这些影响。单色器光学器件的低温冷却优于简单的水冷却,因为硅的热膨胀系数α与硅的热导率k的比率在液氮温度下比在室温下小。因此,如果晶体冷却到100K左右,则由于热梯度引起的晶体畸变会减少。

FMB Oxford Cryocooler是一种闭环液氮冷却器,可在受控且非常稳定的压力下提供纯液氮,用于冷却单色器光学器件。从循环液体中消除了氮蒸气,因此冷却回路中的沸腾液体不会产生振动。

通过将携带高压液氮的铜线圈浸入液氮浴中来制备单相液氮。高压提高了液氮回路的沸点,而液氮提供了足够的冷却以消散来自光学部件的热负荷和内部热泄漏。

闭环回路的最大设计压力为10巴绝对压力,液氮的工作压力高于大气压1-2/平方英寸。液位不断加满以填充挥发的液体,自动填充系统作为系统的一部分这可以连接到本地分配系统或杜瓦瓶。

制冷机

产品规格
建议的最大连续冷却负荷 2.5千瓦
冷却液温度 78 – 90 K.
流量 可控制高达30升/分钟(1800升/小时),2.5千瓦冷却,可达到11升/分钟(650升/小时)
变速泵速度 20 – 90赫兹
液氮消耗量 全功率每天1500升(连续运行)。
闲置时每天不到50升
控制系统物理组装 落地式搁板,用于脚轮/壁挂式安装或作为单独的装置安装到客户的19“机柜系统中
控制系统 自动PLC控制
控制系统SCADA 机架安装
操作界面 19“触摸面板OPI
总高度
(支撑脚到爆破盘的顶部)
2100毫米(最大)
低温冷却器容器直径 720毫米
工作空间直径 1200毫米

Cryocooler控件

FMB Oxford Cryocooler在初始填充和冷后可以无人值守运行,低压LN2杜瓦瓶通过液位传感器操作的电磁阀从LN2主供应系统加满。控制系统由19“机柜和可编程逻辑控制器(PLC)组成,可执行实时控制和监控操作。PC用户界面,可以是双启动系统:

如果选择Windows系统,专用软件提供操作界面(通过本地TFT屏幕和薄膜键盘,或通过远程主机)和数据记录系统。操作员可控制制冷机,读取仪器并确定警报或故障的原因

Cryocooler Control 1

如果选择Linux作为操作系统,则PC充当EPICS IOC,允许通过EPICS客户端本地或远程控制和操作低温冷却器

Cryocooler Control 2

如果在低温冷却器运行时PC发生故障,PLC对冷却器的操作不受影响。只会影响用户交互界面。

 


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