УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ И СПЕКТРАЛЬНЫМ СОСТАВОМ ПУЧКА СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для управления мощностью и спектральным составом пучка синхротронного излучения, что необходимо при проведении исследований с использованием жесткой части спектра синхротронного излучения, например при структурном анализе наноматериалов, получении томографических изображений объектов, экспериментах при высоких давлениях и др.
Известно устройство для управления мощностью и спектральным составом пучка синхротронного излучения, содержащее корпус, состыкованный с трубами, через который входит и выходит пучок синхротронного излучения, фильтры, установленные внутри корпуса с возможностью перемещения относительно названного пучка, и приводной механизм перемещения фильтров, (патент США №5535250, МПК G03F 7/20, G21K 1/04, опубл. 09 июля 1996 г.).
Недостатками известного устройства являются:
- - невозможность использования при управлении пучками большой мощности в виду отсутствия системы охлаждения;
- - необходимость использования достаточно сложной пневматической системы управления для перемещения фильтров;
- - необходимость обеспечения вакуумного уплотнения для каждого из штоков привода фильтров.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства управления мощностью и спектральным составом пучка синхротронного излучения, которое позволяет работать с пучками большой мощности
благодаря тому, что выделяющееся в устройстве тепло отводится с помощью жидкостной системы охлаждения, причем система управление перемещением фильтров имеет простую конструкцию. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона проводимых исследований в результате оперативного управления мощностью и спектральным составом синхротронного пучка и повышение надежности устройства.
Поставленная задача и заданный технический результат достигаются тем, что в устройстве для управления мощностью и спектральным составом пучка синхротронного излучения, содержащем корпус, состыкованный с трубами, через который входит и выходит пучок синхротронного излучения, фильтры, установленные внутри корпуса с возможностью перемещения относительно названного пучка, и приводной механизм перемещения фильтров, внутри корпуса размещен с возможностью вращения пустотелый цилиндрический элемент, снабженный сквозными отверстиями, выполненными перпендикулярно образующей цилиндрического элемента и предназначенными для прохода пучка излучения. В названных отверстиях установлены фильтры. Кроме того, в теле элемента выполнены продольные каналы для прохода воды, к корпусу присоединены патрубки подвода и отвода воды. Для перемещения фильтров относительно пучка излучения применен механический привод, обеспечивающий поворот цилиндрического элемента на заданный угол. Пустотелый цилиндрический элемент выполнен из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, например из меди. В сквозных отверстиях, выполненных перпендикулярно образующей цилиндрического элемента и предназначенных для прохода пучка излучения, со стороны входа синхротронного пучка установлен предварительный рассеивающий фильтр, а со стороны выхода названного пучка размещен поглощающий фильтр, причем в качестве материала поглощающего фильтра применена медь или никель, а в качестве материала рассеивающего фильтра применен композитный углеродсодержащий материал, например карбон.
Для поворота цилиндрического элемента с целью перемещения фильтров применен механический привод с шаговым электродвигателем. Пустотелый цилиндрический элемент может быть выполнен в виде разборной конструкции, состоящей из двух дисковых деталей, в которых выполнены каналы для охлаждающей среды, и центрального кольца, снабженного каналами для охлаждающей среды и сквозными отверстиями для прохода пучка синхротронного излучения. В качестве охлаждающей среды возможно применение воды.
Сущность полезной модели и результаты, достигаемые при ее использовании, поясняются схематическим рисунками, представленными на фигурах.
На Фиг.1 представлен поперечный разрез модели.
На Фиг.2 представлен продольный разрез модели
Устройство, схема которого изображена на фиг.1, содержит корпус 1, состыкованный с трубами 2 и 3, через которые входит и выходит пучок синхротронного излучения. Внутри корпуса 1 размещен пустотелый цилиндрический элемент 4, в котором перпендикулярно образующей цилиндрической поверхности выполнены сквозные отверстия 5. Кроме того, в теле названного элемента выполнены каналы 6, предназначенные для прохода охлаждающей среды, например, воды. В концевых секциях отверстий 5 установлены предварительные рассеивающие фильтры 7 и поглощающие фильтры 8. Предварительные рассеивающие фильтры 7 служат для снижения тепловой нагрузки на поглощающие фильтры 8 и выполняются из композитного углесодержащего материала, например карбона. Поглощающие фильтры 8, которые определяют спектральный состав прошедшего через них пучка, выполняют из меди или никеля.
Охлаждающая среда подводится внутрь цилиндрического элемента 4 через патрубок 9 и отводится через патрубок 10 (фиг.2). Поворот элемента 4
производится посредством шагового электродвигателя 11 через механическую передачу 12, например зубчатую пару. Пустотелый цилиндрический элемент 4 может быть выполнен в виде разборной конструкции, состоящей из двух дисковых деталей 13, снабженных каналами 14 для прохода охлаждающей среды, например воды, и центрального кольца 15, в котором выполнены каналы 6 для прохода охлаждающей среды и сквозные отверстия 5 для прохода пучка синхротронного излучения. Соединение деталей 13 с кольцом 15 может выполняться посредством болтового соединения 16.
Устройство работает следующим образом. Пучок синхротронного излучения из трубы 2 входит внутрь корпуса 1. На своем пути он встречает предварительный рассеивающий фильтр 7, выполненный например из карбона, который отсекает мягкую часть спектра синхротронного излучения и служит для снижения тепловой нагрузки на последующих элементах конструкции. Карбоновый фильтр рассеивает поглощенную мощность путем теплового излучения на внутреннюю поверхность пустотелого цилиндрического элемента 4. После предварительной фильтрации пучок синхротронного излучения попадает на поглощающий фильтр 8, выполненный из меди или никеля, который определяет спектральный состав прошедшего через него пучка, отсекая среднюю часть спектра синхротронного излучения.
Пороговое значение энергии отсечки спектра можно варьировать оперативным изменением толщины поглощающего фильтра 8 путем поворота пустотелого цилиндрического элемента 4 с помощью шагового двигателя 11 и механической передачи 12 до совмещения с синхротронным пучком поглощающего фильтра 8 необходимой толщины.
Таким образом, на выходе устройства формируется пучок жесткого синхротронного излучения с уровнем мощности, приемлемым для последующих элементов оптической схемы (монохроматор, исследуемый объект, детектор).