基于有限元方法的反射镜的多段冷却设计.
Zhen Wang1, Yajun Tong1, Fang Liu1
1Center for Transformative Science, ShanghaiTech University, 393 Middle Huaxia Road, Shanghai 201210, People's Republic of China.
Journal of synchrotron radiation
|November 18, 2024
概括
在高重复率的X射线自由电子激光器 (XFEL) 中优化镜子的冷却可以显著减少热变形. 这提高了光束质量,并确保了像上海HI高重复率XFEL和极光设施 (SHINE) 等设施的稳定运行.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 射线X射线自由电子激光器 (XFEL) 是一种
- 热管理 热管理
背景情况:
- 高重复率的XFEL需要光学与最小的热变形,以保持波面质量.
- 上海HI高重复率XFEL和极光设施 (SHINE) 面临挑战,因为高平均热功率会影响光学组件.
研究的目的:
- 为了优化SHINE光束线中的第一反射镜 (M1) 的热管理.
- 为了最大限度地减少热变形及其对光束质量和设施运行的影响.
主要方法:
- 通过数值计算,优化了M1镜子上的冷却长度和冷却槽的位置.
- 分析的重点是减少热变形引起的根平均平方 (RMS) 高度误差.
主要成果:
- 优化冷却将900 eV的热变形的RMS高度误差降低了12.7× (从13.76 nm降低到1.08 nm).
- 该设计消除了样本焦点中的散光,使峰值强度增加了177% (从3.08 × 10^5到8.53 × 10^5).
- 多段冷却设计改善了焦点质量,并确保了SHINE稳定的运行.
结论:
- 优化的冷却设计有效地减轻了XFEL镜子中的热变形.
- 改进的热管理对于保持光束质量和使XFEL设施的稳定高重复率运行至关重要.
- 这种方法提高了XFEL光束线的性能,确保了可靠的科学成果.
