同步辐射椭圆柱面压弯镜机构的研究
秦超
学位类型硕士
导师薛松
2018
学位授予单位中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
关键词同步辐射 面形误差 椭圆柱面压弯镜 有限元分析 长程面形仪
摘要上海光源(SSRF)是我国第一台第三代中能同步辐射装置,其主要由光源、光束线和实验站组成。上海光源二期拟建设一条生物防护蛋白质晶体学线站(P2站),为了有效减小光斑发散度,需要装配一个长度为1m的椭圆柱面聚焦镜,本文主要研究目的是使用一台双拉杆式压弯机构对等截面的平面镜进行压弯,从而得到所需的椭圆柱面镜。具体研究内容如下:(1)基于材料力学梁的弯曲理论分析水平聚焦(不考虑重力)和垂直聚焦(考虑重力)的压弯弯矩和面形误差。水平聚焦:压弯弯矩M_1=35.04N·m,M_2=40.03N·m时,压弯面形与理论所需椭圆面形相比面形误差为0.02μrad;垂直聚焦:M_1=27.91N·m,M_2=32.89N·m时,面形误差为0.72μrad。从分析结果可知垂直聚焦时重力的影响较大,故单独分析了重力的影响和补偿的方法。使用三点补偿后,与平面相比可将单独重力引起的误差降到0.07μrad左右。(2)使用ANSYS workbench软件对压弯机构进行有限元分析,通过分析得到使用此压弯机构将平面镜压弯成所需椭圆面形的拉杆位移。水平聚焦:拉杆位移分别为9.2 mm、10.1 mm,可以获得与理论椭圆相比面形误差为0.35μrad的椭圆面形;垂直聚焦:拉杆位移分别为7.4mm、8.4mm,面形误差为0.88μrad,此时误差较大,故又通过有限元分析方法单独分析了重力的影响和重力补偿的方法;最终得出使用三点重力补偿,加载合适的补偿力,拉杆位移分别为9.1mm?10.1mm时,面形误差为0.45μrad,满足设计要求。(3)使用上海光源自主研制的纳弧度长程面形仪(NOM)对双拉杆压弯机构压弯后的面形进行测试,测试时垂直聚焦并且加装重力补偿装置,最终得到一个与理论椭圆相比面形误差为0.48μrad的实际面形,此时拉杆位移分别为9.1mm和10.9mm。此面形可以满足线站的使用要求。然后测试了压弯椭圆柱面时的重复性和稳定性,测量重复性得到物距均方差为0.054m,相距均方差为0.013m;测量稳定性得到物距均方差为0.086m,相距均方差为0.022m,均满足要求。最后测试了压弯圆柱面时的分辨率、稳定性和重复性,测量分辨率时:拉杆初始位移为7mm,位移每变化0.01mm,其半径的灵敏度均值为6.75m;拉杆初始位移为5mm,每变化0.01mm灵敏度均值为13.75m。测量重复性得出半径的均方差为6.24m。稳定性测量得出半径均方差为6.9m;均满足要求。本文重点针对椭圆柱面压弯镜研究。在整个研究过程中,完成了对双拉杆压弯机构压弯模型的材料力学分析、有限元分析和重力补偿分析,并且使用纳弧度长程面形仪对实际压弯过程进行了测试,得到了满足要求的面形结果,为后期光束线的工程设计提供了重要的理论和实验依据。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28496
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
秦超. 同步辐射椭圆柱面压弯镜机构的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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