一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构

本技术属于同步辐射或自由电子激光领域中的镜体冷却，具体涉及一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构。

背景技术：

1、同步辐射光源是指产生同步辐射的物理装置，它是一种利用接近光速的电子(或正电子)在储存环上通过不同强度的磁场中改变方向运动时产生优异的电磁辐射的高性能光源。目前，同步辐射发展到了第四代，主要特点为多弯铁消色散结构，可以达到极小的发射度和极高的亮度，在达到优异性能的同时也给光束线光学元件带来了更大的挑战，如高亮度带来的高热负荷和低发射度的小光源尺寸，这对光学元件的热变形、装夹变形、稳定性的要求越来越高，而这些问题一直制约着同步辐射光束线的性能的提升。

2、同步辐射的多层膜单色器是利用不同折射率的材料构成的多层膜元件，通过衍射获得特定能量单色x射线的器件,是利用同步辐射的关键元件。同步辐射反射镜是同步辐射光束线用于吸收多余热负荷，抑制高次谐波或者过滤高能光子的关键元件。这两类元件的镜体都会吸收同步辐射带来的大量热负荷，热会引起单色器的多层膜元件或者镜子元件产生热变形甚至产生破坏，因此必须对多层膜元件或者镜子进行冷却，冷却机构必须有效控制热变形，能够提供优化冷却效果的方案和空间。多层膜和镜子必须在超高真空的环境中工作，要求冷却机构真空兼容性好。冷却装置工作在辐射环境下，要求能够耐受辐射。同时，传统的冷却结构冷却管道和多层膜元件或者镜子直接接触，会带来振动，冷却装置应控制冷却流体带来的振动。同时，由于同步辐射束线工作在不同能量时，带来的热负荷不同，造成同一种结构可能无法满足不同热负荷的热变形要求，因此能够对冷却能力进行调节也是对冷却结构和方法的一大需求。同时结构应易于加工，不应带来过多的加工工艺问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，可在减少镜体变形的情况下，使其冷却，较少镜体形变，提高单色器性能。

2、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，所述的冷却结构包括冷却铜块、u形铜管、软管组件和冷却镜体调节机构；所述冷却铜块上方开设深槽用于放置冷却溶液，下方开有与u形铜管外径相同的半圆形槽，与u形铜管配合连接；所述软管组件包括连接套管及软管端头，通过所述连接套管与u形铜管固接；所述冷却结构用于为多层膜单色器或反射镜的镜体冷却，所述的镜体为其上涂覆有多层膜且开设凹槽的硅制实体，镜体的底面开有凹槽，所形成的凸台浸入所述冷却铜块盛放的冷却溶液中；所述冷却镜体调节机构包括支撑底座组件、夹紧块组件、调整组件、弹性顶杆组件，所述夹紧块组件分布于支撑底座组件的镜体安装底板上，用于支撑和夹紧镜体；所述调整组件分布于镜体的下侧及左侧，用于镜体定位及安装角度的调节；所述弹性顶杆组件设置在镜体上部，用于实现镜体的初步固定；调节调整组件从而调整镜体，从而调节镜体的底面的凹槽所形成的凸台对铟镓溶液的浸润深度。

4、进一步地，所述的冷却溶液为可用于真空中使用的铟镓溶液。

5、进一步地，所述弹性顶杆组件包括定位销、调节螺栓、锁紧螺母、座体及弹簧；所述定位销上设置弹簧，然后插入座体的孔中，所述定位销穿过所述调节螺栓的孔，调节螺栓与座体螺纹连接，并可调；锁紧螺母锁紧调节螺栓与座体。

6、进一步地，所述加紧块组件共6个，均匀分布于镜体安装底板上。

7、进一步地，在镜体1的下侧均布2个调整组件11，侧向设置1个调整组件11。

8、进一步地，所述弹性顶杆组件上设置弹簧。

9、进一步地，所述镜体开设的槽口具有多种开设位置、长度和深度。

10、与现有技术相比，本实用新型的优点为：

11、首先，镜体不采用机械夹装的方法，能够避免安装时产生的金属变形；其次，采用所述的铟镓溶液可在真空中冷却作业；第三，冷却方式对镜体的结构要求简单，便于镜体加工；最后，镜体上所开设用于冷却的凸台长度可调，浸润高度可调，便于控制温度。

技术特征：

1.一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述的冷却结构包括冷却铜块、u形铜管、软管组件和冷却镜体调节机构；所述冷却铜块上方开设深槽用于放置冷却溶液，下方开有与u形铜管外径相同的半圆形槽，与u形铜管配合连接；所述软管组件包括连接套管及软管端头，通过所述连接套管与u形铜管固接；所述冷却结构用于为多层膜单色器或反射镜的镜体冷却，所述的镜体为其上涂覆有多层膜且开设凹槽的硅制实体，镜体的底面开有凹槽，所形成的凸台浸入所述冷却铜块盛放的冷却溶液中；所述冷却镜体调节机构包括支撑底座组件、夹紧块组件、调整组件、弹性顶杆组件，所述夹紧块组件分布于支撑底座组件的镜体安装底板上，用于支撑和夹紧镜体；所述调整组件分布于镜体的下侧及左侧，用于镜体定位及安装角度的调节；所述弹性顶杆组件设置在镜体上部，用于实现镜体的初步固定；调节调整组件从而调整镜体，从而调节镜体的底面的凹槽所形成的凸台对铟镓溶液的浸润深度。

2.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述的冷却溶液为可用于真空中使用的铟镓溶液。

3.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述弹性顶杆组件包括定位销、调节螺栓、锁紧螺母、座体及弹簧；所述定位销上设置弹簧，然后插入座体的孔中，所述定位销穿过所述调节螺栓的孔，调节螺栓与座体螺纹连接，并可调；锁紧螺母锁紧调节螺栓与座体。

4.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述加紧块组件共6个，均匀分布于镜体安装底板上。

5.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，在镜体(1)的下侧均布2个调整组件，侧向设置1个调整组件。

6.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述弹性顶杆组件上设置弹簧，上次侧均布2个，侧向设置1个。

7.根据权利要求1所述的一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，其特征在于，所述镜体开设的槽口具有多种开设位置、长度和深度。

技术总结本技术公开一种多层膜单色器或反射镜的冷却结构，适用于同步辐射或自由电子激光水平反射的多层膜单色器或者水平反射的反射镜的镜体冷却结构。包括镜体和冷却结构，可无应力的冷却镜体。镜体通过加工出一个凹槽，将被冷却部分浸入凹槽中的铟镓溶液中，热量被冷却管道中的冷却液带走。采用无机械装夹的冷却方式，镜子表面可以做到几乎没有机械应力导致的变形，同时来自于冷却流体的振动也不会传递到镜子上。铟镓溶液较好的浸润性，保证了较高的接触传热效率，镜子可达到较好的冷却效果，热变形小。本技术通过不同的几何结构设计，可以优化热变形的大小，达到最佳冷却效果。冷却效果可以进行调节，根据不同的工况达到最优的冷却效果。技术研发人员：梁好,张云升,高立丹,卢远舒,张兵兵,洪振,刁千顺,李明,盛伟繁受保护的技术使用者：中国科学院高能物理研究所技术研发日：20231113技术公布日：2024/6/11