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生物大分子结构和功能的研究是人们了解生命构成的重要基础,目前国内外确定生物大分子三维复杂结构,最有用、最可靠、最基本的方法就是X射线晶体衍射法。通常的X光机由于受到光源条件的限制,测量时间长,很多新的实验方法难以实现。同步辐射光源具有宽广的连续谱、高强度和高平行性等特点,使得大分子晶体结构测定所需的时间大为缩短,空间分辨率明显提高。能够测定分子量更大,结构更为复杂的晶体结构,获得更为精密的结构信息。用同步辐射X光射线测定生物大分子晶体结构已成为同步辐射最重要的应用之一。
双晶单色器是同步辐射装置的关键部件,其作用是实现对入射白光的单色化。经过单色化的X射线不仅具有单一的波长,而且其发散度也大大减少。用这种X射线获得形貌图,可以用已经完备建立的平面波成像理论进行定量解释,从而对晶体内部的缺陷有完整的了解。目前国内外同步辐射装置所使用的双晶单色器有多种形式,各有优缺点。本文研究的双晶单色器是一种新颖的、超高真空兼容的单色器,固定光出口型。第二晶体除了与第一晶体同步转动并保持平行,获得精确的Bragg角外,还有一定范围投角和滚角的微调机构,用以消除制造、安装误差和热负载引起晶体变形所产生的微小变化,抑制高次谐波。
本文在双晶单色器微调机构的设计与研究方面主要做了以下的工作:
1.介绍双晶单色器微调机构的工作原理,分析了同步光入射及有关参数的选择,影响恒定高度出射的因素;分析了微调机构的设计精度,机械设计的具体要求。
2.根据单色器的工作要求,具体设计与研究了双晶单色器微调机构。
3.对微调机构中的关键件一柔性铰链,进行了详细的理论分析和计算,优化设计,并运用有限元方法验证。
4.分析了几种适合柔性铰链的材料及其加工工艺。