[发明专利]一种硬X射线自由电子激光固体衰减器及衰减控制方法

说明书

本发明公开了一种硬X射线自由电子激光固体衰减器及衰减控制方法，包括前衰减臂、后衰减臂、真空腔体、运动控制系统和控制电脑系统，所述前衰减臂的衰减片一和后衰减臂的衰减片二在真空腔体内相对设置，运动控制系统分别与前衰减臂和后衰减臂连接，用于控制前衰减臂和后衰减臂相对运动，使得衰减片一和衰减片二在X射线自由电子激光光束上组合形成不同的厚度满足衰减需求，控制电脑系统与运动控制系统连接，用于根据衰减需求计算前衰减臂和后衰减臂的运动距离并向运动控制系统发出控制指令。本发明通过调节衰减片之间的相对位移距离即可实现不同能量下、不同衰减量级衰减片厚度连续调节，满足多种衰减需求。

技术领域

本发明涉及一种硬X射线自由电子激光固体衰减器及衰减控制方法，属于硬X射线自由电子激光光束线领域。

背景技术

X射线自由电子激光(XFEL)具有高亮度、高相干性、超短脉冲的特点，是基础科学研究的利器。X射线自由电子激光的超高亮度使其在聚焦的情况下能够损伤任何物质，因此利用X射线自由电子激光做实验，在调试和实验准备期间需要将X射线自由电子激光衰减1-6个量级，甚至更多。在硬X射线波段目前一般采用单晶硅、金刚石、碳化硼等材料在光束线前端插入光路来实现衰减，这时为了实现不同能量下、不同衰减量级需要采用不同厚度的衰减片组合。这种组合不能实现连续可调，同时因为组合较多，需要几十片衰减片配合工作。与此同时，第一片受到自由电子激光照射的衰减片还负责吸收极高的热负载，它需要有耐损伤、带走热负载的能力。

综上所述，已有的固体衰减器系统非常复杂，没有连续可调能力，抗损伤能力弱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的固体衰减器系统非常复杂，没有连续可调能力且抗损伤能力弱的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种硬X射线自由电子激光固体衰减器，其特征在于：包括前衰减臂、后衰减臂、真空腔体、运动控制系统和控制电脑系统，所述前衰减臂的衰减片一和后衰减臂的衰减片二在真空腔体内相对设置，运动控制系统分别与前衰减臂和后衰减臂连接，用于控制前衰减臂和后衰减臂相对运动，使得衰减片一和衰减片二在X射线自由电子激光光束上组合形成不同的厚度满足衰减需求，控制电脑系统与运动控制系统连接，用于根据衰减需求计算前衰减臂和后衰减臂的运动距离并向运动控制系统发出控制指令。

优选地，所述前衰减臂包括衰减片一、冷却夹持机构一、波纹管一、固定臂一和运动驱动机构一，所述冷却夹持机构一的一端插入真空腔体用于夹持位于真空腔体内衰减片一，另一端通过固定臂一与运动驱动机构一连接，运动驱动机构一与运动控制系统连接，冷却夹持机构一位于真空腔体外的部分套设有波纹管一保证衰减片一运动时始终位于真空腔体内。

优选地，所述冷却夹持机构一内设有用于对衰减片一进行冷却的冷却水管一。

优选地，所述后衰减臂包括衰减片二、冷却夹持机构二、波纹管二、固定臂二和运动驱动机构二，所述冷却夹持机构二的一端插入真空腔体用于夹持位于真空腔体内衰减片二，另一端通过固定臂二与运动驱动机构二连接，运动驱动机构二与运动控制系统连接，冷却夹持机构二位于真空腔体外的部分套设有波纹管二保证衰减片二运动时始终位于真空腔体内。

优选地，所述冷却夹持机构二内设有用于对衰减片二进行冷却的冷却水管二。

优选地，所述衰减片一和衰减片二均为直角梯形，两个直角梯形的形状大小相同，衰减片一的较长底边所在的一端与冷却夹持机构一连接，衰减片二的较长底边所在的一端与冷却夹持机构二连接，衰减片一的斜边和衰减片二的斜边在真空腔体相对设置，衰减片一的直角边为迎光面。

优选地，所述衰减片一包括矩形部分和三角形部分，所述矩形部分的材料为金刚石，负责耐受自由电子激光的高热负载和单脉冲损伤，三角形部分的材料为单晶硅或碳化硼，用于调节X射线自由电子激光光束通过位置的厚度。

优选地，所述衰减片二的材料为单晶硅或碳化硼，用于调节X射线自由电子激光光束通过位置的厚度。