王 丽 徐中民 王纳秀

1 (中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800)

2 (中国科学院研究生院 北京 100049)

上海同步辐射光源的辐射功率高，其高热负载会降低光束线分光元件性能，甚至失效。晶体单色器是同步辐射装置光束线关键器件，对X射线起单色化作用，其分光效果决定X射线的能量分辨率。X射线经双晶单色器第一块晶体后强度降低[1]，对第二块晶体的热效应影响可忽略，因此，本文研究晶体单色器第一块晶体的Darwin宽度变化。

晶体单色器从连续的同步辐射光谱中分离出单一波长的 X射线，须满足晶体 Bragg衍射方程mλ=2dsinθB。由于晶体承受高热负载、冷却水压力和机械安装变形等因素影响，导致其晶格参数或晶面方向发生改变，造成晶体 Darwin宽度及 Bragg角θB选择的单色X射线能量带宽发生展宽，从而降低晶体的分光性能。将上式微分，得晶体 Bragg反射的本征能量分辨率为Δλ/λ=ΔE/E=ΔθBcotθB，式中的ΔθB是晶体Bragg反射角宽度(Darwin宽度)。本文通过有限元软件计算同步辐射晶体单色器晶体变形位移，确定晶体倒格矢的改变量，按变形晶体光学理论预测变形晶体的Darwin宽度，建立一套预测直接水冷却晶体单色器分光性能的方法，并应用于同步辐射光束线晶体单色器的设计和加工。通常采用面形误差法预测双晶单色器分光性能，即计算晶面斜率误差的RMS值。面形误差法较成熟，但其预测结果不能很好反映实际变形晶体的 Darwin宽度的展宽。文中采用倒格矢法和面形误差法数值模拟方法分别对简单机械压弯晶体、弧矢聚焦月牙槽直接水冷却晶体变形晶体分光性能进行表征，并结合试验结果比较了两种方法的优劣。……