11月5日,中科院高能同步輻射光源(HEPS)項目低維結構探針光束線站光學設計評審會召開,標志著HEPS工程首期第二批光束線站完成光學設計,正式進入工程設計階段。
HEPS工程首期建設14條用戶線站,為了更好地保證質量和進度,14條線站分成兩批推進,其中,真空內插入件引出的8條光束線站列為首期第二批線站,包含硬X射線納米探針、結構動力學、相干散射等光束線站。第二批線站將著重發(fā)揮HEPS高亮度、高相干、高能量等優(yōu)勢,面向國家重大需求和科學前沿,對微觀結構從靜態(tài)構成到動態(tài)演化,提供多維度、實時、原位的表征,解析物質結構生成及其演化的全周期全過程。
首期第二批線站光學設計中面臨很多新的難點問題,經過各線站和光學、光學機械、通用機械、前端區(qū)等橫向專業(yè)系統(tǒng)的努力和配合,給出了解決方案,順利完成了線站的光學設計,為高精度X射線反射鏡采購和加工等工作奠定了堅實基礎。設計過程中,各系統(tǒng)取得了一系列X射線光學設計關鍵技術突破:硬X射線相干散射線站自主開發(fā)了相干分析軟件CAT,實現了相關束線的相干模式分解、傳播、分析及CDI實驗模擬;硬X射線納米探針線站全面、系統(tǒng)完成光源到樣品點的波動光學設計和模擬;光學系統(tǒng)和結構動力學線站發(fā)展了衍射動力學有限元分析方法,應用于多層膜納米聚焦鏡設計,解決了多層膜KB鏡納米聚焦與離焦的光場分析問題;光學系統(tǒng)和工程材料線站發(fā)展了Laue彎晶衍射動力學分析方法,在國際上率先自主研發(fā)了Laue彎晶衍射動力學追跡軟件,解決了新一代光源上該類單色器性能無法準確評估的問題,完成了高能X射線束線單色器物理設計。
對第二批線站的光學設計,除了邀請國內光源及用戶專家對線站光學設計進行評審,指揮部還組織對納米探針、相干散射兩個線站進行了國際評審。國際評審邀請國外四代、三代光源和相關研究機構(Sirius、MAX-IV、PETRA-III、Diamond、SPring-8、OSAKA Univ.)的束線光學、相干及納米線站負責人、超高精度反射鏡專家先進行函評,專家反饋詳細評審報告。在此基礎上又召開兩次在線研討會,評審專家針對線站對函評意見的答復及新的問題,逐條進行討論。兩條束線的設計得到肯定,評審通過,并將根據專家意見進行進一步完善。

左:自研相干分析軟件CAT; 右:基于有限元分析的多層膜數值模擬方法發(fā)展(Optical Express, 2020)
硬X射線相干散射線站光學設計國際評審會合影。專家來自亞、歐、美三大洲,為最大限度地便于專家參會,討論安排在北京時間19:30開始到22:40左右結束。