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CT 349
6.6.4 局部CT 351
6.6.5 X射线荧光CT 353
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1 527
9.2.3 ID活动光子挡光器2 528
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