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      水冷單色器與精密冷水機

      發布時間:2022-06-08      點擊次數:634

      在光學精密工程里,晶體單色器作為同步輻射光束線中重要的分光元件,廣泛應用于上海同步輻射光源。是光束線中的關鍵設備,各實驗站所需單色光波長、能量分辨率、光斑大小都是由單色器來實現或決定,它是整個同步輻射光應用中最重要的裝備之一。

      承擔該項研制任務的西安光機所“水冷弧矢聚焦單色器"項目組,成功研制出我國第一臺具有自主知識產權的水冷弧矢聚焦單色器。

      水冷單色器結構的研究,離不開高精度控溫的精密冷水機。而項目現場的公共冷水系統,滿足不了單色器的冷卻要求。在國內的多個加速器項目,比如上海同步輻射光源、北京正負電子對撞機以及正在建設的北京先進光源,大量使用單色器,需要配置不同技術要求的精密冷水機。

      單色器對冷水機的溫度、壓力、流量的精密需求,這里分開闡述一下。

      首先是循環水溫度,溫度主要是溫控精度,溫控精度一般要求±0.01度或者±0.0.2度。國內外大部分的冷水機滿足不了這個溫控要求,有的是溫度控制的穩定性不夠,有的是溫度測量的溫漂和時漂滿足不了使用要求。

      下圖是長流儀器精密冷水機的24小時溫度測試記錄。

      第二是循環壓力。單色器包含大量的精密光學組件,對冷卻水的循環壓力比較敏感,首先是要求壓力較高,其次是要求壓力的穩定性。頻繁的壓力波動,對光學器件造成一定的干擾。對于單色器來說,既要避免啟動壓力的沖擊,也要避免運行過程中壓力的波動,這兩部分必須解決好才能滿足單色器的使用。

      第三是冷卻水的流量穩定性。流量的波動,一般不超過±0.03L/min。對精密冷水機的流量測量、循環泵選型、管道布置,都需要專業的設計考慮,才能滿足流量波動性的要求。

      上海光源X射線衍射光束線(BL14B1)和小角散射光束線(BL16B1)中的水冷弧矢聚焦單色器研制過程中,模擬分析了底冷式和曲頂槽式兩種水冷結構,均能有效降低晶體表面的溫升、減小變形量,長流儀器研發的控溫精度±0.01℃精密冷水機,是其中一個重要的水冷組件。


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