您现在的位置:首页 > 新闻动态 > 高能新闻 > 2022年高能新闻
 
波前检测技术和晶体加工技术取得重要进展
2022-08-22|文章来源:多学科中心 |【
 

  日前,中科院高能所多学科中心光学团队基于北京同步辐射装置BSRF和晶体实验室实现了衍射极限水平的波前检测和晶体加工技术。高能同步辐射光源HEPS光束线建设的又一项关键技术取得了突破性进展。

  大块硅单晶体是硬X射线单色器及谱仪的核心光学元件,而晶体的表面形貌起伏、加工破坏层和晶格应力等诸多因素都会对X射线波前产生严重影响,从而破坏相干性和衍射极限聚焦。对于前几代同步光源,由于光束相干尺寸小,即使是高相干要求的纳米探针或者相干散射束线,也只要求晶体能够挑选出较小的局部范围保持波前即可。而作为衍射极限水平的第四代同步辐射光源,HEPS的相干尺寸较三代光源高出约2个量级,要求全光束范围里获得完美波前,这对晶体的加工能力提出了严峻的挑战,是国际上第四代光源共同面临的技术挑战之一。

  该团队在X射线晶体实验室已开发的晶体加工工序基础上,通过引入一种新的柔性化学机械抛光方法,实现了全光束口径近厘米范围内超高精度波前保持的晶体加工。同时,该团队还创新性地提出了双刃波前检测的方法,解决了相干性不足、稳定性不足以及入射波前畸变几项关键问题,在第一代同步辐射光源上实现了衍射极限水平的波前检测,为波前保持的晶体加工工艺探索提供了高精度检测手段。

  2022年7月BSRF专用光期间,该团队在1B3B测试束线上,验证了自研双刃波前检测装置的性能,并利用该装置以日本进口国际前沿水平的“晶格无扰乱”晶体作为参照样品,开展了自研晶体和参照晶体的波前检测对比实验。结果显示,在晶体上50μm横向空间分辨率下,该装置的单次扫描斜率检测精度达到25~50 nrad RMS,波前高度检测精度高达1.5pm RMS;自研晶体波前精度达到60~100 nrad RMS,与参照样品(70~100 nrad RMS)基本处于同一水平,满足HEPS光束线指标要求。

  多学科中心光学团队成员有李明、刘方、李凡、刁千顺、洪振、杨俊亮、李哲、张常睿,他们承担PAPS光学系统、HEPS测试束线和光学设计系统等多个项目任务。接下来,团队还将进一步优化实验条件,提升波前检测能力,完善晶体加工工艺。

  

  图1 晶体双刃波前检测实验

  

  图2双刃法单次扫描波前检测误差25.8nrad 1.5 pm RMS

  

  图3 自研柔性化学机械抛光晶体,波前精度61.7nrad 6.0pm RMS

  

  图4 日本进口“晶格无扰乱”晶体,波前精度73.2nrad 7.8pm RMS

  

  图5 团队现场合影


 
中国科学院高能物理研究所    备案序号:京ICP备05002790号-1    文保网安备案号:110402500050
地址:北京市918信箱    邮编:100049    电话:86-10-88235008    Email:ihep@ihep.ac.cn