專利名稱：一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種同步輻射裝置的冷卻裝置，尤其是一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構。
背景技術：
雙晶單色器是同步輻射裝置的關鍵部件，其作用是實現入射白光的單色化，即當X光入射到晶體表面并滿足Bragg衍射條件時，單色X光被晶體衍射，經過單色化的X射線不僅具有單一的波長，而且其發散度也大大減少。但是除了波長滿足Bragg衍射原理的同步光被反射，其他波長的同步光全部被晶體所吸收，這就使得同步光經過準直鏡后，它的能量主要沉積在第一晶體，對第一晶體造成很高的熱負荷，從而在晶體內部產生很大的溫度梯度，使晶體產生熱變形；這些熱變形會使反射光偏離既定的方向，使晶體單色器的性能大大降低，并且產生很大的熱應力，甚至破壞光學元件。
在第一代和第二代同步輻射光源時期，由于熱負荷并不是很嚴重，因此采用一些簡單的冷卻散熱機構就可滿足系統正常運作的需要，這個時候的設計主要是考慮到結構布局的需要。起初，人們只是簡單地用一個和光學件接觸的冷卻片進行冷卻，然而，對于較高的功率源，業已證明這個技術是不合適的。為了減少光學件和冷卻片之間的接觸熱阻，有人使用熱傳導性優良的液態鎵(或者鎵/銦混合物)或流水或液氮直接流經光學件進行冷卻的方法進行冷卻，雖然采用液態鎵或液氮冷卻晶體非常有效，但其缺點是成本太高。
與液態鎵或液氮冷卻法比較，水冷法更加簡單易行，常用的水冷結構有底冷方式和邊冷方式，這些冷卻系統結構簡單，冷卻液提供方式非常簡便，但是冷卻效率很低，在使用熱負荷并不是很嚴重的第一代和第二代光源時，它們基本上能夠滿足晶體冷卻的需要，但是目前采用的第三代光源的功率密度比前兩代大得多，這些簡單的冷卻結構的冷卻效率已不能滿足要求，必須尋求新的冷卻結構和方法。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是為了克服現有雙晶單色器冷卻中所采用水冷和液態鎵及液氮冷卻結構的上述不足，提供一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其發明目的可以通過以下技術方案得以實施。
一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，包括底座、開設于底座上并直接與晶體接觸的冷卻凹槽、置于冷卻凹槽內的晶體及用于壓住晶體面邊緣后與底座固定的夾座，其特征在于所述底座內另設有一與外接冷卻液相通的冷卻液通道。
所述晶體底部開有底槽；底槽的槽寬約8mm，槽深約3mm。
所述夾座內設有冷卻液通道，所述冷卻液通道與底座內的冷卻液通道連通，通道連通處兩側的底座與夾座間設有密封圈。
所述底座上的冷卻凹槽中的冷卻液為銦鎵混合液或液態鎵，所述底座內的冷卻液通道中的冷卻液為水。
所述底座為無氧銅底座。所述夾座為鋁夾座。
本實用新型所述雙晶單色器第一晶體冷卻結構，通過雙層冷卻的結構設計，將晶體放在無氧銅底座內的冷卻凹槽，并在無氧銅底座和晶體之間的微小縫隙注入銦/鎵的混合液體，冷卻水不斷地流過無氧銅底座中的冷卻液通道，利用無氧銅和銦/鎵的良好的導熱性能來對晶體進行冷卻。銦/鎵具有優良的導電、導熱、耐蝕、可焊性、極好的塑性和化學穩定性等特點，利用它作為晶體和水之間的熱傳遞介質，可以迅速地減小晶體上的熱負荷，帶走晶體上的熱量，同時又能起到一定的緩沖作用，不至于造成冷水和晶體直接接觸而產生的應力和形變。本冷卻結構經濟、簡便，適用于高熱負載的晶體冷卻。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作一詳細說明。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1中第一晶體的結構示意圖；圖3為圖2中所示A向視圖。
圖中1、晶體 11、底槽 2、冷卻凹槽 3、底座 31、冷卻液通道 4、密封圈 5、夾座 51、冷卻液通道具體實施方式
如圖所示，該雙晶單色器第一晶體冷卻結構由晶體1、無氧銅底座3、銦鎵混合液冷卻凹槽2、鋁夾座5和O形密封圈4所組成；開有底槽11的第一晶體1放在無氧銅底座3內，無氧銅底座3和晶體1之間，以及晶體底槽11的微小縫隙為注入銦/鎵的混合液體的冷卻凹槽2，無氧銅底座3和晶體1通過鋁夾座5支撐與固定，鋁夾座5用于壓住第一晶體1晶面邊緣后與底座機械固定，鋁夾座5上設有兩個夾頭，用以夾緊晶體1，鋁夾座5與無氧銅底座3之間用O型密封圈4連接，鋁夾座5內設有冷卻液通道51，鋁夾座5外接冷卻水管，冷卻水不斷地流過無氧銅底座3中的冷卻液通道31，利用無氧銅和銦/鎵的良好的導熱性能來對晶體1進行冷卻。其實現方式是在無氧銅底座3上挖一個冷卻凹槽2，冷卻凹槽2的尺寸比第一晶體1略大，使第一晶體1能夠很方便地放置在槽內，而不至于在槽內產生明顯的橫向位移。第一晶體1底部，與銦/鎵混合液相接觸的面，為了增加與銦/鎵混合液相接觸的面積，開有一些底槽11，槽的寬度約有8mm，深3mm，相應可增加晶體1與無氧銅的接觸面積，無氧銅通常指TU1(≮99.97％Cu)和TU2(≮99.95％Cu)，其含氧量極微(≯0.003％O2)，其它雜質也極少，無“氫病”，具有優良的導電、導熱、耐蝕、可焊性、極好的塑性和化學穩定性等特點；利用它作為晶體和水之間的熱傳遞介質，可以迅速地減小晶體上的熱負荷，帶走晶體上的熱量，同時又能起到一定的緩沖作用，不至于造成冷水和晶體直接接觸而產生的應力和形變。另外在無氧銅底座3中設置一個冷卻液通道31，使恒溫為25℃的去離子水以一定的速度不停地流過通道來間接對第一晶體1進行冷卻。無氧銅底座3和第一晶體1通過鋁夾座5支撐與固定，夾座上設有兩個夾頭，用以夾緊第一晶體1，使第一晶體1避免產生垂直于晶面方向的位移。鋁夾座5與無氧銅底座3之間用O形密封圈4連接，定位性好，使得第一晶體1在轉動過程中保持平穩，不易錯位。
該實用新型通過一種多層冷卻的結構方式提供了一種制造工藝簡單、安裝方便的同步輻射器中第一晶體的晶架結構和冷卻方式，其結構簡單，加工方便，降溫效果好，成本較低。
權利要求1.一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，包括底座(3)、開設于底座(3)上并直接與晶體(1)接觸的冷卻凹槽(2)、置于冷卻凹槽(2)內的晶體(1)及用于壓住晶體(1)晶體面邊緣后與底座(3)固定的夾座(5)，其特征在于所述底座(3)內另設有一與外接冷卻液相通的冷卻液通道(31)。
2.根據權利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述晶體(1)底部開有底槽(11)。
3.根據權利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述夾座(5)內設有冷卻液通道(51)，所述冷卻液通道(51)與底座(3)內的冷卻液通道(31)連通，通道連通處兩側的底座(3)與夾座(5)間設有密封圈(4)。
4.根據權利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述底座(3)上的冷卻凹槽(2)中的冷卻液為銦鎵混合液或液態鎵，所述底座(3)內的冷卻液通道(31)中的冷卻液為水。
5.根據權利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述底座(3)為無氧銅底座。
6.根據權利要求1所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述夾座(5)為鋁夾座。
7.根據權利要求2所述的一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，其特征在于所述底槽(11)的槽寬約8mm，槽深約3mm。
專利摘要本實用新型公開了一種雙晶單色器第一晶體冷卻結構，包括底座及開于其上并與晶體接觸的冷卻凹槽、置于槽內的晶體和用于壓住晶體面邊緣后與底座固定的夾座，底座和夾座內各設有冷卻液通道并與外接冷卻液相通，所設兩通道相連通，連通處兩側的底座與夾座間設有密封圈，冷卻凹槽中的冷卻液可為銦鎵混合液鎵，底座內的冷卻液通道中的冷卻液為水，晶體底部開有底槽。通過將晶體放在無氧銅底座內，并在無氧銅底座和晶體之間的微小縫隙注入銦鎵的混合液體，冷卻水不斷地流過無氧銅底座中的冷卻液通道，利用無氧銅和銦鎵作為晶體和水間的熱傳遞介質，可迅速減小晶體熱負荷并起到一定的緩沖作用，避免冷卻水和晶體直接接觸產生的應力和形變。
文檔編號H01S3/04GK2904399SQ20062004231
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月31日 優先權日2006年5月31日
發明者柳暉, 高雪官 申請人:上海師范大學