本实用新型专利技术公开了一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，包括铝窗主体和气氛腔；所述铝窗主体安装于所述气氛腔的下游端；所述铝窗主体的上游端中心区域加工有铝窗，所述铝窗主体内位于所述铝窗的上、下边缘分别设有一路水冷孔道；所述铝窗主体的上游端加工有带密封槽的胶圈密封法兰，该密封槽中安装有密封圈，所述铝窗主体下游端加工成平面；所述气氛腔的上游端设有法兰，用于与上游的光束出口处铍窗的刀口法兰密封连接；所述气氛腔的下游端设有胶圈密封法兰，用于与所述铝窗主体上带密封槽的胶圈密封法兰密封连接；所述气氛腔上设有进气管与排气管，用于将气氛腔内的空气置换成惰性气体。本装置能避免出口铍窗其与大气接触。铍窗其与大气接触。铍窗其与大气接触。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置
[0001]本技术属于同步辐射
，具体涉及一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置。
技术介绍
[0002]同步辐射的高亮度特性导致其光束线具有高热负载，高能光源产生的同步辐射峰值功率密度可达700～800kW/mrad2。为了开展各种不同类型的科学实验，就需要对同步辐射进行调制处理，通常在光束线上游使用固定光阑、可调光阑对光束线进行张角约束，在光束线下游则通过白光镜、单色器、聚焦镜等进行进一步调制。由于同步辐射光源具有波谱宽的特性，利用不同元素对不同能量的X射线的吸收程度不同的特性，设计出不同的吸收体置于同步辐射光束线中，进而获得不同能量峰值的X射线。
[0003]碳、铍、铝对X射线较低能部分吸收比较重，而高能部分光子则有较高的透过率。在现有技术中，想要获得高能硬X射线时，通常在光束线上游添加不同厚度的碳膜、金刚石片进行初步的能量调制。铍具有高硬度和高强度的特性，则更多的以铍窗的形式用在经过初步衰减后的光束线的中下游，作为调制光束线的吸收体的同时，更多的用作了真空分段的隔离窗口。同步辐射光束线技术中心，通常使用出口铍窗作为光束线末端的真空隔离窗，隔绝大气与真空以使光束线保持良好的真空。铝有良好的导热性和加工性能，因此可作加工成吸收体来进一步大幅衰减能量略高的20keV以内的低能光子。
[0004]高纯铝因其质地较软而不容易加工且熔点较低，用作衰减片或者滤光片时通常以薄片的形式通过夹持置于光束线中使用，吸收的热量有限，需要在其上游对X射线光束进行一些列的衰减，并通过采用间接冷却的方式对其进行冷却，冷却效率不高且配套的冷却设计往往比较复杂，这些因素大大限制了铝吸收的使用，专利ZL202020092782.7提出一种水冷铝窗吸收体装置，其主体为为铝合金一体加工而成的铝吸收体，铝吸收体的中央位置沿光束行进方向加工出圆形或者方形沉孔而形成铝窗，铝窗设置有冷却用的水道，铝吸收体上下游两端加工有密封法兰，使其可在X光束线的中段灵活使用。
[0005]目前同步辐射光束线通常使用出口铍窗作为光束线末端设备，使光束线保持良好的真空，但铍窗往往直接暴露于大气中，铍受到X射线光照受热后加速氧化生成氧化铍，氧化铍的毒性较强，对人体危害极大。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置。该装置安装于出口铍窗下游，隔离了出口铍窗与大气直接接触，避免了铍的氧化以及人直接接触到铍金属，同时通过铝窗吸收低能光子以实现对X射线进一步调制。
[0007]本装置作为出口铍窗的保护装置，既可以隔绝铍窗受到X射线光照时与大气接触，同时其铝窗可对X射线进一步调制，且该装置设有水冷结构，可承受较高的同步辐射热负
载。
[0008]本技术的技术方案为：
[0009]一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，包括铝窗主体和气氛腔；所述铝窗主体安装于所述气氛腔的下游端；
[0010]所述铝窗主体的上游端中心区域加工有铝窗，所述铝窗主体内位于所述铝窗的上、下边缘分别设有一路水冷孔道；所述铝窗主体的上游端加工有带密封槽的胶圈密封法兰，该密封槽中安装有密封圈，所述铝窗主体下游端加工成平面；
[0011]所述气氛腔的上游端设有法兰，用于与上游的光束出口处铍窗的刀口法兰密封连接；所述气氛腔的下游端设有胶圈密封法兰，用于与所述铝窗主体上带密封槽的胶圈密封法兰密封连接；所述气氛腔上设有进气管与排气管，用于将所述气氛腔内的空气置换成惰性气体，其中所述进气管用于接收惰性气体，所述排气管用于排出气氛腔内残留空气。
[0012]进一步的，所述进气管与所述排气管沿所述气氛腔径向对称布置。
[0013]进一步的，所述进气管与所述排气管均为不锈钢管。
[0014]进一步的，所述铝窗的尺寸大于入射到铝窗位置的束斑尺寸。
[0015]进一步的，所述铝窗主体为铝合金一体加工而成的铝吸收体。
[0016]进一步的，所述铝窗为圆形或方形盲孔。
[0017]进一步的，所述气氛腔为圆形筒体。
[0018]进一步的，所述水冷孔道的两端分别安装有管接头；两路所述水冷孔道分别通过管接头与进水管、回水管连接，形成并列的两路冷却回路。
[0019]进一步的，所述水冷孔道的两端分别安装有管接头；两路所述水冷孔道同一侧的管接头通过U型管或软管连接，两路所述水冷孔道另一侧的管接头分别与进水管、回水管连接，形成一路冷却回路。
[0020]进一步的，所述水冷孔道通径为4mm至10mm。
[0021]该末端铝窗装置主要包括铝窗主体和气氛腔，其中铝窗主体安装于气氛腔下游。所述铝窗主体为铝合金一体加工而成的铝吸收体，铝吸收体的中央位置从上游端加工出圆形或者方形盲孔而形成铝窗，铝窗的厚度为0.2mm至5mm。所述铝窗尺寸由铝窗主体安装位置确定，其尺寸略大于在铝窗位置的束斑尺寸以避免因安装误差或束线轨道偏离时遮挡盲孔以外区域的光，所述铝窗厚度通过实验对X射线调制要求进行评估确定。
[0022]所述铝窗上、下边缘各设置有一路水冷孔道，所述水冷孔道通径为4mm至10mm。所述水冷孔道两端分别安装有管接头。
[0023]所述的两路水冷孔道可分别通过管接头安装进水管与回水管从而并列为两路冷却回路，亦可通过U型管或软管连接形成串联后再安装进水管与回水管从而形成一路冷却回路。
[0024]所述铝窗主体上游端环绕所述铝窗处设有用于胶圈密封安装的凹槽，其密封槽中安装有橡胶密封圈，所述铝窗主体下游端加工成平面。
[0025]所述气氛腔为圆形筒体，其上游端焊接可旋转法兰(或称“松套型法兰”)，其下游焊接胶圈密封法兰。所述气氛腔通过CF可旋转法兰(CF法兰是指国标中的刀口型的密封法兰，即刀口法兰)与其上游的出口铍窗的刀口法兰密封连接。所述气氛腔通过其下游焊接的胶圈密封法兰与所述铝窗主体的胶圈密封法兰连接，并通过挤压所述密封槽中的橡胶密封
圈以实现密封。
[0026]所述气氛腔径向对称布置焊接有一段不锈钢短管作为进气管与排气管。所述气氛腔充入对X射线吸收少的低Z惰性气体(即元素周期表中原子序数较小的元素，例如氦气)作为出口铍窗的保护气氛。由于低Z惰性气体密度小于空气，为实现更快捷更彻底地将气氛腔内的空气置换成低Z惰性气体，故所述气氛腔安装时注意其进气管与排气管呈竖直布置，上方不锈钢短管作为进气管，下方不锈钢短管作为进气管。
[0027]所述末端铝窗装置在使用时，所述气氛腔保持微正压以避免气氛腔外大气进入气氛腔。
[0028]本技术的优点如下：
[0029]第一，本末端铝窗装置主要由铝合金一体加工而成的铝窗主体和气氛腔组成，结构简洁，便于安装；
[0030]第二，气氛腔充入低Z惰性气体并微正压运行，避免了出口铍窗中铍的氧化的同时也避免人员误碰铍金属而带来的中毒风险；
[0031]第三，根据实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，包括铝窗主体和气氛腔；所述铝窗主体安装于所述气氛腔的下游端；所述铝窗主体的上游端中心区域加工有铝窗，所述铝窗主体内位于所述铝窗的上、下边缘分别设有一路水冷孔道；所述铝窗主体的上游端加工有带密封槽的胶圈密封法兰，该密封槽中安装有密封圈，所述铝窗主体下游端加工成平面；所述气氛腔的上游端设有法兰，用于与上游的光束出口处铍窗的刀口法兰密封连接；所述气氛腔的下游端设有胶圈密封法兰，用于与所述铝窗主体上带密封槽的胶圈密封法兰密封连接；所述气氛腔上设有进气管与排气管，用于将所述气氛腔内的空气置换成惰性气体，其中所述进气管用于接收惰性气体，所述排气管用于排出气氛腔内残留空气。2.根据权利要求1所述的应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，所述进气管与所述排气管沿所述气氛腔径向对称布置。3.根据权利要求2所述的应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，所述进气管与所述排气管均为不锈钢管。4.根据权利要求1或2或3所述的应用于同步辐射装置光束线的末端铝窗装置，其特征在于，所述铝窗的...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗平，石泓，马亚新，王赫影，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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