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第1章 总论1

1.1 同步辐射装置应用研究的现状和发展趋势1

1.1.1 同步辐射装置应用发展概况1

1.1.2 建造上海光源的必要性4

1.2 上海光源的建设目标和科学目标5

1.2.1 上海光源的建设目标5

1.2.2 上海光源的科学目标6

1.2.3 上海光源的先进性、科学意义和社会效益12

第2章 生物大分子晶体学光束线站14

2.1 科学目标与建设目标14

2.1.1 科学目标14

2.1.2 建设目标15

2.2 光源与前端区17

2.2.1 光源17

2.2.2 前端区21

2.3 光束线26

2.3.1 光学系统26

2.3.2 光束性能分析29

2.3.3 关键光学元件的热分析36

2.3.4 主要部件技术参数40

2.4 实验站46

2.4.1 实验方法概述46

2.4.2 实验站布局与设备配置47

2.4.3 数据处理49

2.5 线站总体51

2.5.1 总体布局51

2.5.2 真空51

2.5.3 辐射防护57

2.5.4 束线控制系统59

2.5.5 束线安装与准直59

2.6 束线调试及验收测试61

2.6.1 束线调试61

2.6.2 验收测试62

2.7 实验站升级改造67

2 7.1 实验站升级改造的主要指标70

2.7.2 实验站的硬件升级70

2.7.3 实验站控制及数据获取系统72

2.7.4 实验站升级后的测试82

2.8 运行开放85

附录 束线设计中未列出的各计算曲线的输入参数及通量曲线数值列表89

第3章 X射线衍射光束线站92

3.1 物理设计93

3.1.1 实验方法93

3.1.2 物理参数94

3.1.3 光束线设计96

3.1.4 实验站设计101

3.2 工程设计102

3.2.1 光源与前端区102

3.2.2 光束线103

3.2.3 实验站115

3.2.4 线站总体119

3.3 安装与调试122

3.3.1 安装123

3.3.2 调试124

3.4 测试与验收125

3.4.1 光子能量范围125

3.4.2 能量分辨率126

3.4.3 光子通量、光斑尺寸和发散角128

3.4.4 测试结果132

3.5 运行133

3.5.1 方法学研究133

3.5.2 用户开放与成果137

第4章 X射线吸收精细结构谱学线站151

4.1 X射线吸收精细结构谱学方法简介151

4.1.1 XAFs基本原理151

4.1.2 XAFS实验方法153

4.2 研制目的及意义154

4.2.1 科学目标154

4.2.2 建设目标157

4.3 项目设计及其关键技术159

4.3.1 国内外现状159

4.3.2 光束线结构设计及关键技术160

4.4 主要研制内容及性能指标161

4.4.1 多级扭摆器光源162

4.4.2 标准扭摆器前端区165

4.4.3 双模式光束线165

4.4.4 实验站170

4.4.5 光束线主要性能及技术指标175

4.5 研制进程194

4.5.1 施工方案论证194

4.5.2 落实关键部件194

4.5.3 设计、结构及工艺改善195

4.5.4 工程质量控制措施196

4.5.5 工程总进程表196

4.5.6 经验及教训198

4.6 设备装调总体情况199

4.6.1 总装调节点汇总199

4.6.2 系统测试情况200

4.7 线站用户开放成果207

4.7.1 BL14W1实验方法及相关In-house研究207

4.7.2 催化领域210

4.7.3 材料领域214

4.7.4 环境、生物领域217

第5章 硬X射线微聚焦及应用光束线站223

5.1 科学目标223

5.2 光束线站建设目标225

5.3 光束线228

5.3.1 光源与前端区228

5.3.2 光学系统235

5.3.3 光束线性能模拟252

5.3.4 关键光学元件热分析255

5.3.5 主要部件技术参数261

5.4 实验站267

5.4.1 实验方法概述267

5.4.2 实验站布局268

5.4.3 数据获取和处理269

5.4.4 实验站设备配置271

5.5 线站总体278

5.5.1 总体布局278

5.5.2 真空系统281

5.5.3 辐射防护284

5.5.4 控制287

5.5.5 安装与调试288

5.5.6 公用设施291

5.6 光束线验收293

5.6.1 指标测试293

5.6.2 测试结果汇总295

5.7 实验站升级改造296

5.7.1 100nm级硬X射线探针装置建成296

5.7.2 高压原位微束衍射系统的完善300

5.8 用户实验结果介绍302

5.8.1 同步辐射微束X射线荧光光谱原位研究金属在阿尔茨海默病模型动物脑中的聚集分布302

5.8.2 荧光扫描成像方法研究水稻籽粒砷的转运过程303

5.8.3 利用同步辐射微区分析技术系统研究纳米材料生物效应305

5.8.4 新型铁基超导体研究中取得重要进展306

5.8.5 Ca-AI金属玻璃非晶多形态相变的高压研究308

附录1 光束线、实验站主要设备清单310

附录2 面形误差影响分析模型312

第6章 X射线成像及生物医学应用光束线站317

6.1 科学目标317

6.2 设计目标318

6.3 物理设计319

6.3.1 光源320

6.3.2 前端区321

6.3.3 光束线322

6.3.4 实验站327

6.4 工程工艺设计328

6.4.1 结构设计特点328

6.4.2 关键部件研制加工331

6.5 安装调试和测试333

6.5.1 安装调试333

6.5.2 测试334

6.6 实验方法发展341

6.6.1 同轴相位衬度成像相位恢复研究342

6.6.2 光栅微分相位衬度成像346

6.6.3 螺旋显微CT349

6.6.4 局部CT351

6.6.5 X射线荧光CT353

6.6.6 X射线K边减影成像354

6.6.7 数据处理355

6.7 用户开放成果360

6.7.1 上海光源成像线站在生物医学领域中的应用360

6.7.2 上海光源成像线站在古生物及考古领域中的应用369

6.7.3 上海光源成像线站在材料学领域中的应用370

6.7.4 上海光源成像线站在环境领域中的应用373

第7章 X射线小角散射线站379

7.1 X射线小角散射线站综述379

7.1.1 X射线小角散射基本原理379

7.1.2 X射线小角散射线站的科学目标与建设目标385

7.2 X射线小角散射线站设计387

7.2.1 光源点与前端区387

7.2.2 光束线390

7.2.3 X射线小角散射实验站418

7.2.4 X射线小角散射光束线指标测试425

7.2.5 反常X射线与掠入射小角散射实验方法研究429

7.2.6 X射线小角散射线站用户成果440

第8章 软X射线谱学显微线站450

8.1 科学目标450

8.2 设计目标451

8.3 物理设计452

8.3.1 光源与前端区452

8.3.2 光束线456

8.3.3 实验站474

8.4 工程工艺设计478

8.4.1 线站总体布局478

8.4.2 光束线主要部件技术参数479

8.4.3 实验站设备配置486

8.4.4 辐射防护487

8.5 安装、调试和测试489

8.5.1 安装与调试489

8.5.2 专家组测试报告492

8.6 实验方法发展494

8.6.1 扫描透射显微的基本原理和方法495

8.6.2 已实现常规应用的实验方法496

8.6.3 先进实验方法发展498

8.7 用户开放成果507

8.7.1 地质环境科学领域507

8.7.2 生物医学领域509

8.7.3 纳米材料科学511

8.7.4 物理科学513

第9章 高热负载前端区系统516

9.1 前端区总体设计516

9.1.1 前端区引出、引入张角516

9.1.2 光源参数517

9.1.3 边界条件517

9.1.4 技术要求518

9.1.5 总体布局518

9.1.6 工作模式519

9.1.7 安装准直520

9.1.8 真空系统设计521

9.1.9 同步光追迹522

9.1.10 轫致辐射追迹525

9.2 前端区结构设计527

9.2.1 光阑527

9.2.2 活动光子挡光器1527

9.2.3 ID活动光子挡光器2528

9.2.4 安全光闸528

9.2.5 光束位置探测器529

9.2.6 有限元分析条件529

9.2.7 前端区典型元件的有限元分析530

9.3 前端区的安装调试532

9.3.1 前端区安装532

9.3.2 前端区的调试533

第10章 光束线关键设备与机械真空系统536

10.1 光束线机械真空系统总体要求536

10.1.1 光束线组成536

10.1.2 机械真空系统设计总体要求536

10.2 水冷白光狭缝538

10.2.1 弯铁白光狭缝538

10.2.2 插入件白光狭缝540

10.3 准直镜、聚焦镜556

10.3.1 固定面形反射镜箱557

10.3.2 压弯镜镜箱561

10.4 单色器570

10.4.1 变包含角平面光栅单色器570

10.4.2 液氮冷却单色器580

10.4.3 弧矢聚焦单色器587

10.5 光束位置探测器603

10.5.1 交叉丝扫描探测器604

10.5.2 平行丝扫描探测器606

10.5.3 白光荧光靶607

10.5.4 单色光荧光靶609

10.6 单色光狭缝609

10.6.1 精密四刀单色光狭缝611

10.6.2 柔性铰链式单色光狭缝614

10.7 安全光闸620

10.7.1 安全光闸组成621

10.7.2 安全光闸技术指标622

10.7.3 安全光闸机械结构方案与设计624

10.7.4 安全光闸关键技术及解决方案624

10.7.5 安全光闸制造与测试625

10.8 滤波器627

10.8.1 滤波器的用途627

10.8.2 滤波器的组成627

10.8.3 滤波器主要技术指标628

10.8.4 成像线石墨滤波器630

10.8.5 成像线铝片衰减器631

10.8.6 XAFS光束线滤波器631

10.8.7 关键技术及解决办法632

10.8.8 滤波器的使用632

10.9 高次谐波抑制镜632

10.9.1 高次谐波抑制镜工作模式633

10.9.2 高次谐波抑制镜设计指标与要求633

10.9.3 高次谐波抑制镜机械系统设计634

10.10 光束线真空系统642

10.10.1 光束线真空系统基本要求642

10.10.2 光束线真空系统规范643

10.10.3 光束线真空系统的设计646

10.11 光束线机械真空系统集成647

10.11.1 光束线集成的任务内容647

10.11.2 七条光束线总体设计及技术指标647

10.11.3 光束线集成中非标件机械结构设计方案及指标656

10.11.4 光束线集成标定及准直装调659

10.12 总结660

第11章 同步辐射光学检测、准直与有限元分析系统664

11.1 同步辐射光学检测664

11.1.1 光学检测实验室建设目标665

11.1.2 光学检测实验室建设内容666

11.1.3 长程面形仪研制667

11.1.4 创新与特点687

11.2 光束线站准直688

11.2.1 准直目的688

11.2.2 光束线站、前端部件标定和地脚画线689

11.2.3 控制网靶标转移、高程测量691

11.2.4 光束线站准直安装（包括复测等工作）693

11.2.5 总结与展望694

11.2.6 创新与特点695

11.3 高热负载有限元分析696

11.3.1 有限元分析目的696

11.3.2 有限元分析内容697

11.3.3 有限元分析实例697

11.3.4 有限元分析总结与展望712

11.3.5 创新与特点713

第12章 控制联锁与XBPM探测器716

12.1 光束线控制716

12.1.1 任务与技术指标716

12.1.2 系统设计718

12.1.3 软件平台725

12.1.4 运动控制系统727

12.1.5 质量控制739

12.1.6 技术特点与创新740

12.2 基于网络的束线运行参量的监测和存储741

12.2.1 设备状态监测741

12.2.2 设备状态保存与查询742

12.3 光束线站的安全联锁系统745

12.3.1 前端区控制联锁子系统设计745

12.3.2 光束线站人身安全联锁子系统设计751

12.3.3 光束线站设备保护子系统设计755

12.4 光束线站的XBPM探测器756

12.4.1 前端区刀片式X射线位置探测器757

12.4.2 荧光靶X射线探测器762

12.4.3 丝扫描X射线位置探测器763

12.4.4 四象限X射线位置探测器765

第13章 同步辐射实验大厅附属工艺及设施767

13.1 SSRF同步辐射实验大厅工艺767

13.1.1 同步辐射光引出及光束线站布局767

13.1.2 储存环隧道外侧锯齿墙结构770

13.1.3 实验大厅地基、地面及地沟772

13.1.4 实验大厅公用设施773

13.1.5 辅助实验室和办公室775

13.2 线站棚屋防护系统777

13.2.1 主要内容和指标777

13.2.2 布局与设计777

13.2.3 技术路线与关键技术779

13.2.4 加工与安装780

13.2.5 测试与验收782

13.2.6 技术特点与创新782

13.3 线站公用设施系统783

13.3.1 工艺冷却水系统783

13.3.2 供配电系统787

13.3.3 压缩空气系统789

13.3.4 棚屋通排风系统790

13.3.5 实验大厅液氮输送系统790

13.3.6 公用设施系统总装调791

13.3.7 技术特点与创新793

13.4 上海光源实验大厅安全评估793

第14章 工程组织管理与用户开放795

14.1 工程组织管理795

14.2 上海光源用户开放797

14.2.1 用户开放情况797

14.2.2 用户开放相关规程799