BL07AX光散射绕射光束线之概念设计-NSRRC.pdfVIP

光束線技術研發 BL07A X光散射／繞射光束線之概念設計 為了提供用戶更多的X光光源，以協助完成各項的實驗研究，本中心將於儲存環安裝三座超導增頻 磁鐵插入元件X光光源。此三座新光源將應用於X光散射、繞射、小角散射及影像術等研究領域。 本文介紹如何利用其中之一光源設計一座X光散射/繞射光束線。 曾平忠、張劍虹、徐嘉鴻、湯茂竹、曾金榮 (光束線組、研究組) 為了解決同步輻射X光光源不敷使用的問題，本 BL07A光束線的功能要求： 中心將於儲存環內三處位置對稱的偏轉磁鐵BM1與 光束能量範圍：5 ~ 20 keV間，且必須能夠很簡 BM2之間加裝三座95公分長的能散段超導增頻磁鐵（In 易、快速的改變光束能量，且不影響光束品質。 Achromatic Superconducting Wiggler ，IASW ），提 光束能量解析度ΔE/E ：≦ 5 × 10-4 。 供更多的硬X光光源。IASW為3.1 Tesla的超 光束的聚焦大小：≦ 0.3 mm × 0.3 mm 。 導電磁鐵插入元件，可提供光通量強度足夠使用的硬 樣品的位置必須固定。 X光光源到能量25 keV 。用戶經過多次的討論，決定 良好的使用環境：光束必須穩定、可靠，且須易 利用此三個 IASW光源建造三條光束線， BL07A 、 於準直、調整及操作。 BL15A及BL23A ，分別提供所需的光源給X光散射/繞 射實驗（BL07A ）、醫學影像術(BL15A)以及X光小角 光束線之設計 度散射（BL23A ）等領域的科學研究使用。本文主要 BL07A光束線的設計採用最有利於X光散射或繞 針對BL07A X光散射/繞射的實驗需求，進行光束線光 射實驗之光學設計模式。為了達到高亮度、高準直性 學系統的概念設計及光束循跡模擬程式（ray tracing ） 以及高能量和散射向量（Q ）解析度的要求，此光束 SHADOW驗證，以了解BL07A光束線的光學性質，以 線截取超導多極增頻磁鐵光源水平方向張角最中間 及評估此光束線的預期功能。 2 mrad之主軸光束。此光束線的光學系統配置如圖一 所示，主要的光學元件包括準直鏡（Collimating Mirror ， 設計參數 CM ） 、非色散式的雙晶體單光器（Double Crystal [1] BL07A光束線可利用的光源參數以及所必需具備 Monochromator ，DCM ） 與聚焦鏡（Focusing Mirror ， 的功能簡列如下： FM ）。為了充分利用光源，本光束線設有兩個實驗 光源參數： 站D1與D2 ，可供散射與繞射等相關實驗。 magnetic field ）≧ 3.1Tesla 磁極數目（number of periods ）= 13 magnetic period ）= 6 cm 光源大小(at 8 keV) ：360 μm ×160 μm 光源發散角度：9 mrad ×0.35 mrad 光源水平扇形張角：± 5 mrad 圖一 BL07A X光散射／繞射光束線的光學系統配置圖。 能量範圍：可用至 25 keV 光子通量（photon flux ）：1012-1013 超導多極增頻磁鐵光源產生的光束通過前端