适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，包括超高真空腔体以及完全位于超高真空腔体内的四刀狭缝，软X射线自由电子激光脉冲从超高真空腔体的前部CF100法兰进入超高真空腔体后，自后部CF100法兰出超高真空腔体，其中：四刀狭缝包括竖直方向双刀狭缝以及水平方向双刀狭缝，分别对X射线自由电子激光光束从水平和竖直方向形成约束。本发明专利技术同时具有精度高、可靠性强、紧凑型、结构简单、能在超高真空环境下工作等特点。环境下工作等特点。环境下工作等特点。

【技术实现步骤摘要】
适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝


[0001]本专利技术涉及一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，属于X射线自由电子激光仪器领域。

技术介绍

[0002]X射线自由电子激光作为新一代X射线光源，可以提供亮度高于同步辐射约9
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10个数量级的高相干性极短X射线脉冲。上海软X射线自由电子激光装置作为国内首台覆盖水窗波段的自由电子激光装置，基于自放大自发辐射(Self
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Amplified Spontaneous Emission，SASE)的发光模式，可以提供200
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620eV能量范围内最短100fs的极短X射线脉冲，是进行活细胞成像、超快化学动力学、超快物理等研究的强有力工具。然而在SASE发光模式下，由于电子微束团在直线加速器阶段受到空间电荷效应、尾场等作用，电子微束团不稳定性增加，使得每一发脉冲的光斑在空间上出现明显抖动。而这一现象对终端用户实验将产生严重影响。例如光斑抖动导致X射线谱仪的能量分辨能力降低，泵浦探测光斑不重合影响谱仪的时间分辨能力等等。因此需要针对此问题开发一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，对光束在空间上进行约束，确保自由电子激光入射到样品点的位置保持稳定。
[0003]目前现有的应用于软X射线自由电子激光的四刀狭缝主要使用外置电机驱动刀片相对运动构成狭缝，其中，电机设置于真空腔体外，通过磁流体密封装置带动真空内刀片运动，结构复杂且设备整体尺寸偏大，在光束线上占用较大的空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：提供一种结构简单、调节精度高、紧凑型超高真空四刀狭缝，以满足终端实验站对软X射线自由电子激光光路准直的需求。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，包括超高真空腔体以及完全位于超高真空腔体内的四刀狭缝，软X射线自由电子激光脉冲从超高真空腔体的前部CF100法兰进入超高真空腔体后，自后部CF100法兰出超高真空腔体，其中：
[0006]四刀狭缝包括竖直方向双刀狭缝以及水平方向双刀狭缝，分别对X射线自由电子激光光束从竖直和水平方向形成约束；竖直方向双刀狭缝包括两片竖直方向刀片以及驱动两片竖直方向刀片的两个竖直方向线性位移台；水平方向双刀狭缝包括两片水平方向刀片以及驱动两片水平方向刀片的两个水平方向线性位移台。
[0007]优选地，所述四刀狭缝与所述前部CF100法兰在轴向方向存在部分重合。
[0008]优选地，所述四刀狭缝固定在位于所述超高真空腔体内的至少三块台阶件上，通过台阶件上设定的台阶结构使得所述四刀狭缝与所述前部CF100法兰在轴向方向存在部分重合。
[0009]优选地，所述竖直方向双刀狭缝以及所述水平方向双刀狭缝分别设于安装圆盘的
前后两侧，安装圆盘与所述台阶件通过螺钉连接固定。
[0010]优选地，所述竖直方向双刀狭缝以及所述水平方向双刀狭缝与所述安装圆盘通过螺钉连接固定；所述竖直方向刀片与所述竖直方向线性位移台通过螺钉连接固定；所述水平方向刀片与所述水平方向线性位移台通过螺钉连接固定。
[0011]优选地，在所述安装圆盘边缘形成有与所述台阶件一一对应的圆弧槽口，通过圆弧槽口在安装所述四刀狭缝的过程中提供6
°
旋转自由度。
[0012]优选地，所述水平方向刀片以及所述竖直方向刀片均使用高纯钨材料加工而成。
[0013]优选地，所述超高真空腔体、所述安装圆盘以及所述螺钉均采用超高真空材质加工而成，能够在真空度为10
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mbar环境下长期工作。
[0014]优选地，两片所述水平方向刀片中一片水平方向刀片的刀口处设计了台阶状结构，当水平狭缝需要闭合时，通过该台阶状结构使得两片所述水平方向刀片刀口相互错位，形成部分重叠的状态，确保水平狭缝完全闭合；
[0015]两片所述竖直方向刀片中一片竖直方向刀片的刀口处设计了台阶状结构，当竖直狭缝需要闭合时，通过该台阶状结构使得两片所述竖直方向刀片刀口相互错位，形成部分重叠的状态，确保竖直狭缝完全闭合。
[0016]优选地，所述竖直方向刀片以及所述水平方向刀片的运动采用闭环控制，且在所述竖直方向线性位移台以及所述水平方向线性位移台内集成有分辨率达到1nm的光学传感器，以实时反馈所述竖直方向刀片以及所述水平方向刀片的运动状态信息。
[0017]本专利技术同时具有精度高、可靠性强、紧凑型、结构简单、能在超高真空环境下工作等特点。与现有技术相比，本专利技术具体具有如下有益效果：
[0018]1.高精度调节：四刀狭缝的驱动装置由四个线性位移台组成，集成在安装圆盘两侧，两两组合，搭配纯钨狭缝刀片组成水平和竖直方向两个双刀狭缝。超高真空腔体基于圆柱形设计，顶部与侧面设计3个多功能接口，用于线性位移台控制线进出以及其他扩展性元件。总体设计结构简单明了。
[0019]2.紧凑型设计：四刀狭缝的线性位移台均设置在超高真空腔体内部，这使得四刀狭缝总体的径向尺寸显著减小。此外，超高真空腔体内部台阶件的设计使得四刀狭缝的安装位置与接口法兰有部分轴向重合，充分利用了接口法兰所占据的部分轴向空间，进一步减小超高真空腔体在光束线轴向的空间占用。
[0020]3.能够在超高真空环境下工作：四刀狭缝的线性位移台具有在10
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mbar超高真空的环境下工作的能力。同时所述超高真空腔体能够通过CF100法兰兼容软X射线自由电子激光光束线的超高真空环境。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的主视图和剖面图；
[0023]图3为本专利技术四刀狭缝的前部结构示意图；
[0024]图4为本专利技术四刀狭缝的后部结构示意图；
[0025]图5为本专利技术四刀狭缝的侧方结构示意图；
[0026]图6为本专利技术四刀狭缝中安装圆盘的结构示意图；
[0027]图7为本专利技术超高真空腔体的前部结构示意图；
[0028]图8为本专利技术超高真空腔体的后部结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030]如图1所示，本实施例公开的一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝包括四刀狭缝1和超高真空腔体2。四刀狭缝1使用螺丝固定在超高真空腔体2内。四刀狭缝1中，竖直方向双刀狭缝设置在前侧，水平方向双刀狭缝设置在后侧。
[0031]如图2所示，超高真空腔体2包括腔壳17。腔壳17前后两端分别为前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，包括超高真空腔体以及完全位于超高真空腔体内的四刀狭缝，软X射线自由电子激光脉冲从超高真空腔体的前部CF100法兰进入超高真空腔体后，自后部CF100法兰出超高真空腔体，其中：四刀狭缝包括竖直方向双刀狭缝以及水平方向双刀狭缝，分别对X射线自由电子激光光束从水平和竖直方向形成约束；竖直方向双刀狭缝包括两片竖直方向刀片以及驱动两片竖直方向刀片的两个竖直方向线性位移台；水平方向双刀狭缝包括两片水平方向刀片以及驱动两片水平方向刀片的两个水平方向线性位移台。2.如权利要求1所述的一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，所述四刀狭缝与所述前部CF100法兰在轴向方向存在部分重合。3.如权利要求2所述的一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，所述四刀狭缝固定在位于所述超高真空腔体内的至少三块台阶件上，通过台阶件上设定的台阶结构使得所述四刀狭缝与所述前部CF100法兰在轴向方向存在部分重合。4.如权利要求3所述的一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，所述竖直方向双刀狭缝以及所述水平方向双刀狭缝分别设于安装圆盘的前后两侧，安装圆盘与所述台阶件通过螺钉连接固定。5.如权利要求4所述的一种适用于软X射线自由电子激光光束准直的超高真空四刀狭缝，其特征在于，所述竖直方向双刀狭缝以及所述水平方向双刀狭缝与所述安装圆盘通过螺钉连接固定；所述竖直方向刀片与所述竖直方向线性位移台通过螺钉连接固定；所述水平方向刀片与所述水平方向线性位移台通过螺钉连接固定。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦昊宇，孟建伟，翁祖谦，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：