技术摘要：
本发明公开了一种硬X射线自由电子激光固体衰减器及衰减控制方法，包括前衰减臂、后衰减臂、真空腔体、运动控制系统和控制电脑系统，所述前衰减臂的衰减片一和后衰减臂的衰减片二在真空腔体内相对设置，运动控制系统分别与前衰减臂和后衰减臂连接，用于控制前衰减臂和后  全部
背景技术：
X射线自由电子激光(XFEL)具有高亮度、高相干性、超短脉冲的特点，是基础科学 研究的利器。X射线自由电子激光的超高亮度使其在聚焦的情况下能够损伤任何物质，因此 利用X射线自由电子激光做实验，在调试和实验准备期间需要将X射线自由电子激光衰减1- 6个量级，甚至更多。在硬X射线波段目前一般采用单晶硅、金刚石、碳化硼等材料在光束线 前端插入光路来实现衰减，这时为了实现不同能量下、不同衰减量级需要采用不同厚度的 衰减片组合。这种组合不能实现连续可调，同时因为组合较多，需要几十片衰减片配合工 作。与此同时，第一片受到自由电子激光照射的衰减片还负责吸收极高的热负载，它需要有 耐损伤、带走热负载的能力。 综上所述，已有的固体衰减器系统非常复杂，没有连续可调能力，抗损伤能力弱。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：现有的固体衰减器系统非常复杂，没有连续可调能 力且抗损伤能力弱的问题。 为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种硬X射线自由电子激光固体 衰减器，其特征在于：包括前衰减臂、后衰减臂、真空腔体、运动控制系统和控制电脑系统， 所述前衰减臂的衰减片一和后衰减臂的衰减片二在真空腔体内相对设置，运动控制系统分 别与前衰减臂和后衰减臂连接，用于控制前衰减臂和后衰减臂相对运动，使得衰减片一和 衰减片二在X射线自由电子激光光束上组合形成不同的厚度满足衰减需求，控制电脑系统 与运动控制系统连接，用于根据衰减需求计算前衰减臂和后衰减臂的运动距离并向运动控 制系统发出控制指令。 优选地，所述前衰减臂包括衰减片一、冷却夹持机构一、波纹管一、固定臂一和运 动驱动机构一，所述冷却夹持机构一的一端插入真空腔体用于夹持位于真空腔体内衰减片 一，另一端通过固定臂一与运动驱动机构一连接，运动驱动机构一与运动控制系统连接，冷 却夹持机构一位于真空腔体外的部分套设有波纹管一保证衰减片一运动时始终位于真空 腔体内。 优选地，所述冷却夹持机构一内设有用于对衰减片一进行冷却的冷却水管一。 优选地，所述后衰减臂包括衰减片二、冷却夹持机构二、波纹管二、固定臂二和运 动驱动机构二，所述冷却夹持机构二的一端插入真空腔体用于夹持位于真空腔体内衰减片 二，另一端通过固定臂二与运动驱动机构二连接，运动驱动机构二与运动控制系统连接，冷 却夹持机构二位于真空腔体外的部分套设有波纹管二保证衰减片二运动时始终位于真空 腔体内。 4 CN 111555111 A 说　明　书 2/5 页 优选地，所述冷却夹持机构二内设有用于对衰减片二进行冷却的冷却水管二。 优选地，所述衰减片一和衰减片二均为直角梯形，两个直角梯形的形状大小相同， 衰减片一的较长底边所在的一端与冷却夹持机构一连接，衰减片二的较长底边所在的一端 与冷却夹持机构二连接，衰减片一的斜边和衰减片二的斜边在真空腔体相对设置，衰减片 一的直角边为迎光面。 优选地，所述衰减片一包括矩形部分和三角形部分，所述矩形部分的材料为金刚 石，负责耐受自由电子激光的高热负载和单脉冲损伤，三角形部分的材料为单晶硅或碳化 硼，用于调节X射线自由电子激光光束通过位置的厚度。 优选地，所述衰减片二的材料为单晶硅或碳化硼，用于调节X射线自由电子激光光 束通过位置的厚度。 本发明的另一个技术方案是提供了一种硬X射线自由电子激光的衰减控制方法， 其特征在于，包括如下步骤： S1：利用X射线计算软件XOP/xCrossSec计算金刚石和单晶硅或者碳化硼在不同能 量下的线性吸收系数； S2：根据S1计算的数据形成金刚石和单晶硅或者碳化硼的线性吸收系数与能量之 间的插值函数，当需要衰减时，根据能量计算金刚石片线性吸收系数μ1和单晶硅或者碳化 硼的线性吸收系数μ2； S3：设厚度为t1的金刚石部分的衰减系数为A1，厚度为t2的单晶硅或者碳化硼部 分的衰减系数为A2，需求衰减系数为A0，A0＝A1*A1,利用衰减系数公式A＝e-μt，计算金刚石 厚度为t1时所需单晶硅或者碳化硼的厚度t2， S4：设衰减片一和衰减片二直角边和斜边的夹角为θ，根据衰减片一和衰减片二的 几何参数，以直角梯形衰减片一和衰减片二的较短底边与X射线自由电子激光光轴重合位 置为0点，计算需要前衰减臂和后衰减臂的运动距离x, S5：控制电脑系统根据计算结果向运动控制系统发出控制指令将前衰减臂和后衰 减臂同时运动x距离。 优选地，所述步骤S4中设定为只控制前衰减臂或后衰减臂运动，设两衰减臂当前 位置均为x0，计算需要前衰减臂或后衰减臂的运动距离x1， 控制电脑系统根据计算结果向运动控制系统发出控制指令将前衰减臂或后衰减 臂运动x1距离。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明采用相对设置的两套衰减片，通过调节衰减片之间的相对位移距离即可实 现不同能量下、不同衰减量级衰减片厚度调节，结构和调节方法简单，通过控制电脑系统智 5 CN 111555111 A 说　明　书 3/5 页 能控制，可实现衰减片厚度连续调节，满足多种衰减需求；同时前衰减片的迎光面采用金刚 石耐受X射线自由电子激光的高热负载和单脉冲损伤，大大提高了固体衰减器的抗损伤能 力。 附图说明 图1为本发明一种硬X射线自由电子激光固体衰减器结构示意图； 图2为本发明一种硬X射线自由电子激光固体衰减器工作过程示意图； 图3为前衰减臂左视图； 图4为前衰减臂主视图； 图5为后衰减臂左视图； 图6为后衰减臂主视图； 图7为本发明一种硬X射线自由电子激光的衰减控制方法原理图。