1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院上海高等研究院上海光源, 上海 201204
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
设计了一种基于荧光成像的X射线光束在线监测装置,用于上海光源硬X射线光束的实时在线监测。相较于现有位置监测器和气体电离室,该装置能实现2 kHz高速采集,具有实时监测光束位置、通量、尺寸以及重建入射光波前相对变化量的功能,且不会影响下游实验开展。该装置可用于光学器件和实验位置反馈,在超长和微纳聚焦光束线站将有很好的应用。在上海光源时间分辨超小角散射线站的USAXS和微聚焦SAXS实验站利用该装置开展在线监测实验,采集并分析了常用实验帧率下的光束稳定性数据,得到了该线站光束位置、通量、尺寸分布的时频域信号和入射波前的相对变化情况,验证了该装置的可行性。
X射线光学 光束监测 同步辐射 光学学报
2021, 41(15): 1534001
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
X射线小角散射显微层析成像(SAXS-CT)是一种无损的结构表征技术,用于研究非均匀物质纳米结构信息及其空间分布;在上海同步辐射光源(SSRF)设计并搭建了基于Kirkpatrick-Baez(KB)镜聚焦的SAXS-CT成像系统,并选取毛竹和注塑聚乳酸样品进行实验验证。结果表明:该SAXS-CT成像系统的聚焦光斑尺寸可以达到20 μm以下;对于毛竹样品,得到了其内部维管束和薄壁细胞的位置分布及散射差异,同时获取了内部纳米纤维的取向特点;对于注塑聚乳酸样品,发现其内部片晶结构具有分层分布特征,获取了片晶结构的分布图像以及长周期分布图像;实验结果验证了该SAXS-CT成像系统的可靠性及实用性。
X射线光学 X射线小角散射显微层析成像 Kirkpatrick-Baez镜 同步辐射 旋转不变性
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201204, China
2 School of Optoelectronic Information, Chongqing University of Technology, Chongqing 400050, China
We present a simple method to measure the spatial coherence of hard x-ray beams. Based on the convolution of Gaussian functions, we analyze the diffraction patterns of a grating irradiated by partially coherent hard x rays with a constrained beam diameter. The spatial coherence properties of an x-ray beam are obtained from the width of the diffraction peaks with high accuracy. The results of experiments conducted by combining a pinhole with a grating show a good agreement with our calculation using the Gaussian–Schell model.
340.6720 Synchrotron radiation 030.1640 Coherence 050.1950 Diffraction gratings Chinese Optics Letters
2017, 15(3): 033401
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
基于高斯谢尔光束的相干模式分解理论和波动光学，建立了部分相干同步辐射硬X射线光束通过光学器件的传播模型。模拟了微聚焦X射线光束照射下光栅的分数塔尔博特效应，得到了聚焦光束的光强分布和相干特性变化，并分析了散焦光束入射下的光栅自成像。然后通过模拟准直光束入射下的光栅塔尔博特效应，得到了不同传播距离处自成像条纹的变化情况，分析了影响光栅自成像条纹形状的因素。通过光栅衍射条纹测量同步辐射相干度，发现对矩形相位光栅来说，应该对衍射图样进行傅里叶分解，求出各级傅里叶系数随传播距离的变化曲线，从而得到入射光束相干特性。
X射线光学 同步辐射 分数塔尔博特效应 部分相干
山东师范大学 物理与电子科学学院现代光学实验室, 山东 济南 250014
建立了激光晶体热传导模型。通过求解泊松方程, 得到了不同Yb3+离子掺杂浓度的Yb∶YAG晶体内温度场分布及由此引起的光程差和热焦距, 求出了在不同泵浦半径下的端面温度分布。研究结果表明: 随着Yb3+离子掺杂浓度的增加, Yb∶YAG晶体端面中心温度升高, 晶体中心轴温度衰减加快, 热焦距变小；随着泵浦光斑半径的增大, 晶体端面中心温度降低。这一结论对改善Yb∶YAG晶体热效应提供了理论依据。
Possion方程 端面形变 热效应 nonlinear optics Possion equation end-face deformation thermal effect Yb∶YAG Yb∶YAG
山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014
为了改善激光晶体热效应，建立了矩形截面激光晶体热模型，通过求解热传导泊松方程，比较了矩形截面Nd∶YVO4和Nd∶GdVO4及Nd∶GdYVO4晶体的温度场分布和抽运端面的热形变，计算了由抽运端面热形变引起的光程差和总的光程差。由比较结果可知，在相同情况下，Nd∶YVO4,Nd∶GdYVO4及Nd∶GdVO4晶体的端面中心最高温升分别约为320℃,342℃和190℃，总光程差最大为1.7μm，2.11μm和1.3μm。结果表明，Nd∶GdYVO4晶体端面中心最高温升及总光程差均为最小，更适用于大功率LD端面抽运；对于大功率全固态激光器，由端面热形变引起的光程差对晶体热焦距有较大影响。
激光器 端面热形变 泊松方程 光程差 热焦距 lasers end-thermal deformation Possion equation Nd∶GdVO4 Nd∶GdVO4 optical path difference(OPD) thermal focal length
山东师范大学 物理与电子科学学院现代光学实验室,山东 济南 250014
对激光二极管(LD)端面抽运圆柱状Nd:YAG晶体产生946 nm激光的热效应进行了分析,考虑了晶体的三能级结构和腔内传播功率分布,修改了热转换系数,得出了更符合实际的晶体内部温度场分布。在抽运功率为15 W时,晶体端面中心的温度由未修改参数前的156.83 ℃变为246.7 ℃,提高了89.87 ℃。对修改参数前后的热焦距进行了计算对比,并对热焦距进行了实验测量,实验结果与理论结果基本吻合。该方法适用于准三能级、三能级激光热效应研究,分析及计算结果为LD端面抽运的固体激光器件的热效应研究及谐振腔优化设计提供一定的参考。
激光器 热效应 准三能级 热转换系数
