Komora próżniowa Komercyjnie dostępne elementy układu próżniowego monochromatora Elementy Układu Kontroli

Załącznik A –

Opis przedmiotu zamówienia na

zaprojektowanie, budowę, dostawę i instalację układu monochromatora

promieniowania X dla linii pomiarowej PolyX w Narodowym Centrum

Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS

2020-09-25

1

S PIS TREŚCI

1. Wstęp...3

2. Ogólny opis układu monochromatora ...4

3. Zakres Przedmiotu Zamówienia ...7

4. Wymagania Mechaniczne i Ograniczenia Przestrzenne ...7

5. Zwierciadło Kolimujące w Pionie (VCM) ...8

5.1. Opis Ogólny...8

5.2. Chłodzenie Wodą...8

5.3. Maska Diagnostyczna ...8

5.4. Mechanizm Zwierciadła ...9

5.5. Podpora ...9

5.6. Komora Próżniowa ... 10

5.7. Silniki ... 11

5.8. Enkodery ... 11

5.9. Panel Sterowania ... 11

6. Podwójny Monochromator Krystaliczny/Wielowarstwowy (DCM/DMM) ... 12

6.1. Opis ogólny ... 12

6.2. Definicje i Odniesienia ... 13

6.3. Aspekty Praktyczne ... 14

6.3.1. Masy sprzętu. ... 14

6.3.2. Wymagania dźwigowe. ... 14

6.4. Goniometr Główny i Podpora ... 14

6.4.1. Opis ogólny ... 14

6.4.2. Kontrola kąta Bragga ... 15

6.4.3. Przesuw poziomy ... 15

6.4.4. Przesuw pionowy ... 15

6.4.5. Ograniczenia przestrzenne ... 15

6.4.6. Parametry ruchu goniometru głównego ... 16

6.5. Uchwyt Kryształów/Wielowarstw ... 16

6.5.1. Kryształy ... 17

6.5.2. Wielowarstwy ... 17

6.5.3. Montowanie i chłodzenie kryształów ... 18

6.5.4. Wymagania ruchu uchwytu kryształów ... 19

6.5.5. Materiały na uchwyt kryształów ... 19

6.6. Układ Próżniowy ... 20

2

6.6.1. Komora próżniowa ... 20

6.6.2. Komercyjnie dostępne elementy układu próżniowego monochromatora ... 21

6.7. Elementy Układu Kontroli ... 21

6.7.1. Silniki ... 21

6.7.2. Enkodery ... 21

6.7.3. Panel kontrolny. ... 21

6.7.4. Kontroler piezomotoru. ... 22

7. Elementy Diagnostyki Linii ... 22

7.1. Monitor Białej Wiązki na Zwierciadle Kolimującym ... 22

7.2. Monitor Białej/Różowej Wiązki Wchodzącej do Monochromatora ... 22

7.3. Monitor Białej/Różowej/Monochromatycznej Wiązki Wychodzącej z Monochromatora – Ekran fluorescencyjny ... 22

8. Ruchomy ogranicznik wiązki (Beamstop) ... 23

9. Chłodzone Okno Berylowe ... 23

10. Warunki Kontraktu ... 23

10.1. Harmonogram ... 24

10.2. Dokumenty Do Dostarczenia/Uzgodnienia Przy Spotkaniu Przeglądu Projektu ... 24

11. Testy i Instalacja ... 25

11.1. Cele Testów ... 25

11.2. Fabryczne Testy Odbiorcze (Factory Acceptance Tests, FAT)... 25

11.3. Dostawa ... 26

11.4. Dokumentacja do Dostarczenia w Czasie Dostawy ... 26

11.5. Instalacja i Testy Odbiorcze u Zamawiającego ... 26

12. Załączniki ... 27

3

1. W STĘP

Przedmiotem zamówienia jest zaprojektowanie, zbudowanie, dostawa oraz instalacja układu monochromatora promieniowania X dla linii badawczej PolyX na magnesie zakrzywiającym w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS. Kluczowym elementem układu jest monochromator hybrydowy składający się z podwójnego monochromatora wielowarstwowego (ang. Double Multilayer Monochromator, DMM) oraz podwójnego monochromatora krystalicznego (ang. Double Crystal Monochromator, DCM).

SOLARIS jest pierścieniem akumulacyjnym o energii wiązki elektronów 1.5 GeV, bazującym na sieci magnetycznej podwójnych magnesów achromatycznych (12 jednostek). Paczki elektronowe wstrzykiwane z akceleratora liniowego (linaca) mają energię ok. 550 keV, następnie ich energia jest stopniowo zwiększana do docelowej wartości 1.5 GeV w pierścieniu akumulacyjnym. Maksymalna liczba paczek w pierścieniu wynosi 32, a maksymalny dopuszczalny prąd wiązki to 500 mA. Teoretyczna emitancja horyzontalna wiązki wynosi 6 nm∙rad, wertykalna 60 pm∙rad. Energia krytyczna promieniowania synchrotronowego z magnesu zakrzywiającego (o indukcji pola magnetycznego 1.31 T) wynosi około 2 keV. Szczegółowe informacje znajdują się w załączniku branżowym SOURCE.

PolyX jest planowaną multimodalną linią o szerokich zastosowaniach dla mikroobrazowania i mikrospektroskopii rentgenowskiej w zakresie energii fotonów 4 – 15 keV. Główne techniki eksperymentalne które będą wykorzystywane na PolyX to fluorescencja rengenowska (ang. µ-X-ray Fluorescence, µXRF), analiza absorpcyjna (ang. µ-X-ray Absorption Fine Structure, µXAFS) oraz tomografia komputerowa (ang. µ-computer tomography, µCT). PolyX będzie pracował w trzech różnych modach: (i) białej/”różowej” wiązki, (ii) wiązki monochromatycznej wysokiej intesywności przy użyciu podwójnego monochromatora wielowarstwowego o rozdzielczości energetycznej E/E ≈ 1-3 %, (iii) mod wysokiej rozdzielczości energetycznej przy użyciu podwójnego monochromatora krystalicznego (monokryształy krzemu o orientacji 111) o rozdzielczości E/E = 1.4∙10^-4. Jako element optyki skupiającej linia PolyX będzie używać szerokopasmowych soczewek polikapilarnych o aperturach wejściowych od 4 do 10 mm. Akceptancja kątowa soczewek polikapilarnych zmienia się od ok. 4 mrad do ok. 16 mrad, odpowienio dla energii fotonów 16 keV i 4keV.

Monochromator krystaliczny i wielowarstwowy powinny być zaprojektowane jako układ hybrydowy, tzn. oba powinny być zamknięte w tej samej komorze próżniowej. Oba monochromatory powinny przesuwać wiązkę w pionie o tę samą wartość

zVOFFSET =(15±3) mm

oraz powinny być zaprojektowane do pracy z wiązką fotonową o wymiarach co najmniej 20 mm (horyzontalnie) x 3 mm (wertykalnie), przy energiach 8 keV i 12 keV. Dla wyższych energii fotonów (E>12 keV), dopuszczalny jest stopniowy spadek akceptancji wiązki w kierunku wertykalnym. Monochromator powinien być w stanie pracować ze zwierciadłem kolimującym wiązkę w pionie oraz bez niego. Instalacja zwierciadła przed monochromatorem jest planowana w przyszłości. Zbudowanie i dostarczenie zwierciadła nie jest częścią obecnego zamówienia, jednak projekt powinien uwzględniać jego instalację w przyszłości. Uproszczony schemat linii PolyX jest przedstawiony na Rys. 1.

4

Rys. 1. Schemat linii PolyX. Elementy które mają być dostarczone w niniejszym zamówieniu są zaznaczone ciągłą czerwoną linią:

jednostka DCM/DMM, zawór próżniowy (gate valve GV), ekran flurescencyjny (FS) oraz wyjściowe okno berylowe (Be2). Zwierciadło kolimujące w pionie (czerwona linia przerywana) będzie zainstalowane w przyszłości. Całkowita długość układu monochromatora promieniowania X oznaczona jest L. Pozostałe elemety: FA – układ filtrów razem z triggerem. Szare prostokąty oznaczają opcjonalne ściany ołowiane oraz kolimator bremmstrahlungu. FM – maski stałe w sekcji front endu.

2. O GÓLNY OPIS UKŁADU MONOCHROMATORA

Schemat planowanego układu monochromatora promieniowania X dla linii PolyX jest przedstawiony na Rys.

2. Elementy zawierające się w niniejszym zamówieniu są zaznaczone na czerwono na Rys. 2(a). Układ z Rys.

2(a) odtąd będzie nazywany PHASE1. W przyszłości na linii PolyX planowana jest instalacja zwierciadła kolimującego w pionie (ang. Vertically Collimating Mirror, VCM). Odpowiadający temu układ przedstawiony jest na Rys. 2(b) i nazywany odtąd PHASE2.

Budowa oraz dostarczenie zwierciadła jest poza zakresem Przedmiotu Zamówienia, jednakże projekt układu monochromatora w fazie PHASE1 powinien uwzględniać instalację zwierciadła w PHASE2. Wymiary i lokalizacja zwierciadła determinują pozycje następnych elementów. Oczekuje się że Wykonawca dostarczy projekty zarówno dla PHASE1 oraz PHASE2. Projekt powinien zakładać wszystkie możliwe kierunki wiązek fotonowych w obu fazach, które przedstawiono na Rys. 3. Projekty faz PHASE1 i PHASE2 pomogą Centrum SOLARIS wykonać finalny projekt klatki radiacyjnej (“hutcha”), projekt infrastruktury klatki oraz przeprowadzić obliczenia radiacyjne.

Jak przedstawiono na Rys. 2(a), wiązka fotonowa wchodzi do układu monochromatora przez chłodzone okno berylowe (Be1) o grubości 250 µm, umieszczone w odległości ok. 9.1 m od źródła promieniowania i kończące sekcję front-end linii. Dokładna lokalizacja okna Be1 będzie określona w listopadzie 2020. Okno Be1 ma wymiary 20 mm (H) x 10 mm (V). Przed oknem Be1 znajduje się we front-endzie maska stała FM2 o otwarciu kątowym 1.5 mrad (H) × 0.4 mrad (V). Rozwarcie kątowe wiązki może być zmniejszone przy pomocy przesłon białej wiązki umieszczonych w sekcji front-end. Wertykalny rozmiar wiązki (szerokość połówkowa) jest ograniczony przez dywergencję źródła do wartości ok. 0.33 mrad dla energii fotonów 4 keV, 0.23 mrad dla 8 keV, oraz 0.16 mrad dla 15 keV.

Obliczenia obciążenia cieplnego powinny zakładać brak okna Be1 i gęstość kątową mocy 10 W/(mrad horyzontalnie).

W fazie PHASE1 rura przelotowa z układem pompującym oraz podporą powinna być zainstalowana w miejscu zwierciadła. W fazie PHASE1, cała sekcja optyczna będzie utrzymywana w warunkach wysokiej próżni (ciśnienie p≤1×10^-7 mbar).

5

Rys. 2 Schemat układu monochromatora linii PolyX. (a) Przedmiot zamówienia jest zaznaczony na czerwono (PHASE1). (b) Planowany przyszły układ linii PolyX ze zwierciadłem VCM (PHASE2). Układ z części (b) służy jako punkt odniesienia dla dla zaprojektowania wzajemnego rozmieszczenia elementów. Położenie okna Be1 i zaworu próżniowego GV są różne (tzn. zamienione) w schematach (a) i (b).

W fazie PHASE2 zwierciadło VCM będzie zainstalowane w klatce radiacyjnej. Położenia zaworu GV i okna Be1 będą w przybliżeniu zamienione względem siebie. Sekcja zwierciadła będzie utrzymywana w warunkach ultra wysokiej próżni (ang. Ultra-High Vacuum, UHV, p≤1×10^-9 mbar) a sekcja monochromatora w warunkach wysokiej próżni (High Vacuum, HV, p≤1×10^-7 mbar) z oknem Be1 jako przegrodą. Optymalnie okno Be1 powinno być zamontowano na porcie wejściowym komory próżniowej monochromatora. Kolejne części linii będą utrzymywane w warunkach niskiej próżni (low vacuum), atmosferze helowej lub powietrzu.

Projekt w fazach PHASE1 i PHASE2 powinien umożliwiać ewentualną instalację ekranów radiacyjnych S1 i S2, o grubościach do 10 cm kształtek ołowianych). S1 i S2 planuje się zainstalować na oddzielnych podporach (zapewnionych przez SOLARIS)

Jak przedstawiono na Rys. 3, instalacja zwierciadła VCM w fazie PHASE2 wymusza żeby układ monochromatora DCM/DMM mógł być przesuwany w kierunku pionowym o wartość co najmniej zMONO. Pionowe otwarcie wyjściowego okna berylowego Be2 powinno być na tyle duże, żeby przeprowadzić przez nie wszystkie wiązki dla kątów odbicia zwierciadła o wartościach do θMAX=4 mrad.

Rys. 3. Bieg wiązek w układzie monochromatora linii PolyX (widok z boku). W fazie PHASE1 (przedmiot niniejszego zamówienia), monochromator DCM/DMM będzie pracował bez zwierciadła VCM (kolor niebieski). W fazie PHASE2, monochromator DCM/DMM będzie pracował zarówno bez, jak i w obecności zwierciadła (kolory niebieski i czerwony).

6

W Tabeli 1 wylistowane są wymagane parametry układu monochromatora (Rys. 2). L jest długością całej sekcji mierzoną od okna Be1 do Be2 w fazie PHASE1, a w1 i w2 oznaczają odpowiednio szerokości monochromatora do wewnątrz i na zewnątrz krzywizny pierścienia synchrotronu. Centrum SOLARIS wymaga żeby wymiar L zmieścił się w zakresie od 3 do 4 m. Oczekuje się że Wykonawca w swojej ofercie znajdzie kompromis pomiędzy niską wartością L (Polyx będzie stosunkowo krótką linią), a możliwością łatwego dostępu do komponentów przy pracach serwisowych.

Tabela 1. Wymagane parametry układu monochromatora (Rys. 2). DU – do uzgodnienia.

Parametr wymiar

L 3 – 4 m

L1 DU

L2 DU

L3 DU

w1 ≤1100 mm

w2 ≤300 mm

7

3. Z AKRES P RZEDMIOTU Z AMÓWIENIA

Zakres przedmiotu zamówienia obejmuje zaprojektowanie, zbudowanie, odbiorcze testy fabryczne, dostawę, instalację oraz końcowe testy akceptacyjne u Zamawiającego układu monochromatora twardego promieniowania X dla linii badawczej PolyX Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS w Krakowie. Zachęca się Wykonawców do komentowania wszelkich aspektów niniejszego opisu oraz wskazanie możliwych modyfikacji, które w konsekwencji mogą doprowadzić do poprawy jakości lub obniżenia kosztu bez ryzyka obniżenia żądanej wydajności.

Układ monochromatora musi zawierać następujące elementy:

1. Kompletny i w pełni funkcjonalny Podwójny Monochromator Krystaliczny/Wielowarstwowy (DCM/DMM) dla zakresu energii fotonów 4-15 keV z wszystkimi podukładami (optyczny, mechaniczny, próżniowy, chłodzący, podpora, elektronika sterująca) opisane w następnych rozdziałach.

2. Rura przelotowa z układem pompującym i zaworem próżniowym (gate valve GV) pomiędzy oknem berylowym Be1 które separuje sekcje front-endu od monochromatora. Rura ta stanowi przestrzeń pod przyszłą instalację zwierciadła kolimującego w pionie (VCM).

3. Elementy diagnostyki: Ekran fluorescencyjny oraz maska diagnostyczna zwierciadła służące do monitorowania wiązki przychodzącej do układu oraz wiązki monochromatycznej (kamery wideo, ich optyka oraz montowanie nie są uwzględnione).

4. Chłodzone i pokryte wyjściowe okno berylowe Be2 kończący obszar próżni sekcji optycznej.

5. Wszystkie połączeniowe mieszki próżniowe.

6. Wszystkie komercyjnie dostępne elementy układu próżniowego, z uwzględnieniem kontrolerów i okablowania.

Ogólne wymagania i założenia dotyczące systemu kontroli są przedstawione w Załączniku CS0. Szczegółowy podział odpowiedzialności przy dostarczaniu układu kontroli został opisany w Załączniku branżowym CS2.

Standardy SOLARIS i podział odpowiedzialności stosowane przy budowie układów wody chłodzącej i sprężonego powietrza zostały opisane odpowiednio w załącznikach branżowych WAT-CW1 oraz WAT-CA1.

4. W YMAGANIA M ECHANICZNE I O GRANICZENIA P RZESTRZENNE

Elementy optyczne zostaną zainstalowane w klatce radiacyjnej linii badawczej BM09 ośrodka SOLARIS.

Wytyczne do wstępnego projektu klatki oraz wymagań przestrzennych zostały opisane w Załączniku MECH2.

Ostateczny projekt klatki, zawierający otwory w suficie konieczne do instalacji elementów optycznych, zostanie przygotowany przez SOLARIS po otrzymaniu szczegółowego projektu układu monochromatora przez Wykonawcę.

Nominalna wysokość wiązki fotonowej ponad poziomem podłogi wynosi:

zWHITE=1300 mm

Wiązka fotonowa z magnesu zakrzywiającego jest pozioma i równoległa do podłogi. Ogólne standardy i praktyki stosowane w SOLARIS zostały opisane w Załączniku MECH1 i powinny być przestrzegane podczas faz projektowania i instalacji.

W celu wyrównania układu podczas instalacji, określona liczba otworów gwintowanych wykonanych w zgodzie ze standardem SOLARIS (Załącznik ALIGN) musi być wykonana, jako miejsca pod reflektory Leica RRR (1.5 cala średnicy). Konkretna liczba i położenie punktów fiducjalnych będzie uzgodniona z SOLARIS. Po uzgodnieniu, SOLARIS wyśle gniazda montażowe do Wykonawcy w celu montażu i fiducjalizacji. Punkty fiducjalne powinny być zorientowane względem płaszczyzny wiązki fotonowej z dokładnością przestrzenną 0.1

8

mm i kątową mniej niż 0.2 mrad. Komory próżniowe powinny być osadzone na podporach umożliwiających udokładnienie położenia we wszystkich kierunkach. Układ podpory musi umożliwiać wyrównanie komór z dokładnością 0.1 mm w zakresie przynajmniej ± 15 mm w kierunkach pionowym, poziomym prostopadłym i poziomym równoległym do wiązki. SOLARIS zapewni niezbędne narzędzia montażowe po uzgodnieniu z Wykonawcą.

Komora monochromatora musi być zaopatrzona w uchwyty do transportu, umożliwiające przemieszczenie komory przy pomocy suwnicy do lokalizacji docelowej w klatce radiacyjnej. Suwnica (o udźwigu 8 ton) zapewnia maksymalną wysokość haka wciągarki nad podłogą na poziomie 4 m.

5. Z WIERCIADŁO K OLIMUJĄCE W P IONIE (VCM)

5.1. O

^PIS

O

^GÓLNY

Zbudowanie i dostarczenie zwierciadła VCM jest poza zakresem zamówienia. Jednakże, instalacja zwierciadła w fazie PHASE2 determinuje układ i wymiary monochromatora linii PolyX w fazie PHASE1. Wymagania opisane poniżej powinny być uwzględnione jako wytyczne przy przygotowaniu projektu. Zwierciadło będzie użyte w celu osiągnięcia najlepszej rozdzielczości energetycznej monochromatora krystalicznego. Będzie ono akceptowało strumień fotonów białej wiązki magnesu zakrzywiającego i po odbiciu wiązka będzie składała się z promieni równoległych do siebie w kierunku pionowym. Zwierciadło powinno posiadać dwa różne obszary optyczne, których wybór odbywa się przy pomocy zmotoryzowanego ruchu w poziomie oraz powinno pozwalać na pracę przy kątach padania maksymalnie do MAX=4 mrad. Zwierciadło będzie usuwane z drogi wiązki fotonowej aby umożliwić przejście białej wiązki przez układ. Parametry zwierciadła są wylistowane w Tabeli 2.

Tabela 2. Wymagane parametry zwierciadła VCM

Rola elementu Zwierciadło kolimujące w pionie (VCM)

Max. kąt padania MAX 4 mrad

Pokrycia Si, Rh

Optycznie czynna powierzchnia każdego pokrycia 750 mm (L) x 20 mm (W)

Całkowity wymiar optyki 800 mm (L) (inne wymiary do ustalenia)

Kształt Wypolerowany cylinder lub sfera, stały

promień krzywizny

Promień krzywizny ~5km, zależne od lokalizacji VCM

Chłodzenie Chłodzenie boczne

5.2. C

^HŁODZENIE

W

^ODĄ

Zwierciadło powinno być chłodzone wodą dla mocy wiązki 10W (mrad w poziomie). Bezpośrednie łączenia typu woda-próżnia (tzw. direct water-vaccuum joints – spawane, lutowane, mechaniczne) są

niedopuszczalne.

5.3. M

^ASKA

D

IAGNOSTYCZNA

W celu diagnostyki wiązki przychodzącej, na przedzie elementu optycznego powinna znajdować się maska diagnostyczna. Powinna ona być pokryta fosforem (albo innym rodzajem materiału fluoroscencyjnego) który

9

będzie oświetlany przez wiązkę wchodzącą. Tym samym w komorze próżniowej zwierciadła powinna być przewidziana flansza z okienkiem wycelowana na maskę, która powinna umożliwić montaż kamery CCD.

5.4. M

^ECHANIZM

Z

^WIERCIADŁA

W celu zapewnienia możliwości ruchu układu zwierciadła powinny zostać użyte pionowe podnośniki.., które będą użyte jednocześnie w celu ustawienia nachylenia w kierunku prostopadłym i równoległym do wiązki oraz wysokości. Podnośniki powinny być napędzane dwufazowymi bipolarnymi silnikami krokowymi.. Podnośniki powinny być zabezpieczone przed przekroczeniem dopuszczalnego zakresu ruchu przy pomocy wyłączników ograniczających (limit switches). Sprzężenie zwrotne ruchu powinno być zrealizowane przy pomocy enkoderów (Załącznik CS1).

Wymagania dla ruchów w poszczególnych osiach przedstawione są w Tabeli 3.

Wybór odpowiedniego obszaru pokrycia zwierciadła powinien być możliwy dzięki przesuwowi poziomemu poprzez (np. próżniowe) silniki krokowe.

Tabela 3. Wymagania dla poszczególnych ruchów zwierciadła. DU - do uzgodnienia.

Ruch Parametr Specyfikacja

Przesuw pionowy Napęd Podnośniki wertykalne

Zakres ±10 mm

Rozdzielczość <1 µm Powtarzalność <2 µm

Enkoder Tak (Załącznik CS1)

Kąt pochylenia Napęd Podnośniki wertykalne

Zakres -1/+6 mrad (w stosunku do wiązki) Rozdzielczość ≤1 µrad

Powtarzalność ≤2 µrad

Enkoder Tak (see Appendix CS1)

Kąt przechylenia Napęd Podnośniki wertykalne

Zakres ±10 mrad

Rozdzielczość ≤2.5 µrad Powtarzalność ≤10 µrad

Enkoder Tak (Załącznik CS1)

Przesuw poziomy Napęd DU

Zakres ≥ ±20 mm

Rozdzielczość DU

Powatarzalność DU

Enkoder DU

5.5. P

ODPORA

W układzie podpory zwierciadła należy zaplanować masywny blok granitowy jako element tłumienia drgań.

Powinien być on przytwierdzony do podłogi ośrodka poprzez wmurowaną płytę stalową oraz stanowić podporę pod mechanizm ustawiania zwierciadła.

W układzie należy uwzględnić również mechanizm wyrównania manualnego (do użytku w czasie instalacji) aby umożliwić liniowe oraz kątowe ustawienie pozycji elementów optycznych zwierciadła poprzez śruby pozycjonujące (załącznik ALIGN zawiera wymagane zakresy i precyzję ruchów).

10

5.6. K

^OMORA

P

^RÓŻNIOWA

.

Wszelkie mechanizmy wewnątrz przestrzeni ultra-wysokiej próżni muszą być wykonane z materiałów kompatybilnych z UHV, z matowym wykończeniem, które powinno być wyczyszczone zgodnie ze standardami próżniowymi stosowanymi w SOLARIS (opisanymi w załącznikach branżowych VAC1 i VAC2). Wszędzie należy używać metod połączeń (spawanie, lutowanie, itd.) kompatybilnych z ultra-wysoką próżnią. Należy też przewidzieć uchwyty do podnoszenia pokrywy komory.

Wszelkie materiały i procesy muszą być kompatybilne z poziomem próżni UHV (≤1 x 10^-9 mbar) oraz wskaźnikiem wycieku ≤2 x 10^-10 mbarl/s.

Płyta podstawowa powinna być zaopatrzona w miejsca do montażu gniazd do procedury wyrównania podczas instalacji w zgodzie ze standardami SOLARIS (załącznik ALIGN).

Wymagania dla próżni wewnątrz komory zwierciadła są wylistowane w Tabeli 4, wymagane porty próżniowe w Tabeli 5.

Tabela 4. Wymagania dla próżni wewnątrz komory zwierciadła.

Parametr Wymaganie

Próżnia bazowa ≤1 x 10^-9mbar

Wskaźnik wycieku helu <2 x 10^-10mbar l/sec Maksymalna temperatura wygrzewania 120 °C

Ciśnienia parcjalne Suma ciśnień gazów o masach 35, 37, 39, 41-43, 45-100 j.m.a. ≤ 1% ciśnienia bazowego

Tabela 5. Wymagania dla portów próżniowych. Dokładna lokalizacja portów musi być uzgodniona podczas fazy projektowej i zaakceptowana przed rozpoczęciem produkcji.

Port dla: Przybliżone położenie Rozmiar (OD) Ilość

Wejście wiązki Port wejściowy wiązki (1300mm) DN63 CF114 1 Wyjście wiązki Port wyjściowy wiązki (~1300 mm) DN63 CF114 1

Pompa jonowa DU DU 1

Port dla zaworu kątowego DU DN40 CF70 1

Okno Bok komory DN100 CF152 1

Okno Pod kątem, wycelowane na maskę

diagnostyczną

DN40 CF70 1

Próżniomierze DU DN40 CF70 2

Chłodzenie zwierciadła i maski

DU DU 2

Uchwyt zwierciadła DU DU DU

Przepust elektryczny DU DU DU

Zapas DU DU 2

Wkładanie zwierciadła DU DU 1

11

5.7. S

^ILNIKI

Cała motoryzacja powinna być zrealizowana przy pomocy dwufazowych silników krokowych. Użycie silników próżniowych musi być uzgodznione z Solaris przed projektem końcowym. motoryzacja w próżni powinna być zrealizowana przy pomocy dwufazowych silników krokowych kompatybilnych z próżnią.

5.8. E

NKODERY

Wszystkie osie ruchu powinny być zaopatrzone w enkodery (załącznik CS1).

5.9. P

^ANEL

S

^TEROWANIA

Okablowanie urządzenia powinno być doprowadzone do i być dostępne z panelu kontroli znajdującym się na szafie kontrolnej do której podłączone jest okablowanie.

12

6. P ODWÓJNY M ONOCHROMATOR

K RYSTALICZNY /W IELOWARSTWOWY (DCM/DMM)

6.1. O

^{PIS OGÓLNY}

Monochromator powinien być typu hybrydowego, tzn. monochromator krystaliczny i wielowarstwowy powinny znajdować się w jednej komorze próżniowej. Monochromator powinien zawierać dwa zestawy elementów optycznych – parę monokryształów krzemu o orientacji (111) oraz parę elementów optyki wielowarstwowej – w celu możliwości pomiarów zarówno przy wysokiej rozdzielczości energetycznej, jak i przy wysokiej intensywności wiązki. Szczegółowy projekt wzajemnego ułożenia i mechanizmu zmiany zestawów elementów optyki w wiązce fotonowej oraz ruchu elementów optycznych podczas zmian energii zostawiony jest Wykonawcy. Monokryształy krzemu Si(111) powinny pokrywać zakres energii fotonów 4-15 keV. Optyka wielowarstwowa powinna zawierać dwa rodzaje wielowarstw pokrywające w sumie pełny zakres 4-15 keV i zapewniające względną rozdzielczość energii na poziomie >=2% dla warstw w zakresie niższych energii i >=0.8%

dla warstw w zakresie wyższych energii Mechanizm przesuwu poziomego będzie używany do wyboru odpowiedniego pokrycia. Dwa różne pokrycia optyki wielowarstwowej powinny zawierać kombinację różnych materiałów, aby umożliwić pracę w okolicy krawędzi absorpcji badanych pierwiastków w zakresie 4-15 keV.

Powinien istnieć zakres przekrywania się energii pracy obu pokryć (przynajmniej ~500 eV – do uzgodnienia).

Monochromator powinien akceptować wiązkę fotonową o wymiarach 20 mm (poz.) x 3 mm (pion.) dla energii 8 keV i 12 keV Dla wyższych energii fotonów (E>12 keV), dopuszczalny jest stopniowy spadek akceptancji w pionie. Monochromator powinien być zaprojektowany do operacji z maksymalnym obciążeniem cieplnym wiązki na poziomie 10 W/(mrad poz.).

Monochromator powinien mieć możliwość pracy z- oraz bez zwierciadła kolimującego, tym samym zmotoryzowany ruch monochromatora w pionie musi być zapewniony.

Pierwszy element optyczny powinien być chłodzony wodą. . Bezpośrednie polącznia typu woda-próżnia (tzw.

direct water-vacuum joints - mechaniczne, spawane, lutowane) są niedopuszczalne.

Pierwszy element optyczny powinien odbijać wiązkę w górę, a drugi w dół. Żądana wartość energii fotonów wybierana jest przez obrót całego zestawu, czyli przez zmianę tzw. kąta Bragga (B), gdy pary elementów optycznych są utrzymywane równolegle do siebie. Oś obrotu powinna przechodzić przez środek powierzchni odbijającej pierwszego kryształu i być prostopadłą do osi wiązki, tak że wchodząca biała wiązka zawsze będzie wyśrodkowana na osi obrotu. Pierwszy element optyczny wielowarstwowy może być wprowadzony w wiązkę przez zmianę kąta Bragga i przesunięcie pionowe.

Wiązką odbija się od powierzchni drugiego elementu optycznego i opuszcza monochromator równolegle do kierunku wiązki pierwotnej przesunięta w górę. Stałe przesunięcie wiązki wychodzącej jest osiągane przez przesunięcie drugiego element optycznego w kierunku prostopadłym do odbijającej powierzchni.

Monochromator powinien być zaprojektowany aby przesuwać wiązkę w górę o stałą wartość:

zVOFFSET=(15±3) mm.

Monochromator krystaliczny i wielowarstwowy powinny mieć to samo przesunięcie wiązki w pionie.

Układ monochromatora powinien zawierać następujące podsystemy:

• Goniometr główny: Celem głównego goniometru jest mocowanie na sztywno uchwytu kryształów oraz zapewnienie głównego obrotu kąta Bragga.

13

• Uchwyt kryształów: Jego celem jest mocowanie kryształów monochromatora i zapewnienie precyzyjnego ustawienia obu zestawów elementów.

• Układ próżniowy: Układ próżniowy składa się z komory próżniowej która zamyka uchwyt kryształów, jego oprawę montującą, oraz wszelkie przepusty elektryczne, mechaniczne i układu chłodzącego związanego z uchwytem kryształów.

• Układ kontroli monochromatora: Celem układu kontroli monochromatora jest przede wszystkim kontrola ruchu elementów zarówno goniometru głównego i uchwytu kryształów. Jedyne elementy układu kontroli w zakresie niniejszego zamówienia powinny stanowić takowe dla piezoaktuatorów.

Szczegółowy opis wymagań dla podsystemów monochromatora jest przedstawiony w dalszych rozdziałach.

6.2. D

EFINICJE I

O

^DNIESIENIA

Schemat na Rys. 4. przedstawia zależności pomiędzy stopniami swobody ruchu które pojawiają się w niniejszej specyfikacji. Są one przedstawione w stosunku do kierunku wiązki.

Rys. 4. Nazewnicwo osi ruchu monochromatora.

Definicje własności ruchu odtąd używane:

Zakres: Maksymalna zmiana położenia w danej osi ruchu, z zabezpieczeniem w postaci wyłączników ograniczających albo ograniczników fizycznych.

14

Rozdzielczość: Najmniejszy rozmiar kroku silnika, albo w przypadku enkodera najmniejsza odczytywalna zmiana położenia.

Powtarzalność: Zakres odchyleń położeń wyjściowych które są wynikiem tej samej, bezbłędnej komendy ruchu. Powtarzalność jest parametrem statystycznym mierzonym w zakresie dwóch odchyleń standardowych dla całego zbioru wyników pomiaru. Powtarzalność jest zawsze jednokierunkowa w założeniach niniejszej specyfikacji.

6.3. A

^SPEKTY

P

^RAKTYCZNE

6.3.1. Masy sprzętu.

Masy sprzętu muszą pozwalać na przenoszenie ich suwnicą w solaris (o udźwigu 8 ton, maksymalna wyskość haka nad podłogą 4 m), lub należy zastosować rozwiązanie pozwalające wtoczyć sprzęt po podłodze do położenia wewnątrz klatki radiacyjnej.

6.3.2. Wymagania dźwigowe.

Następujące elementy muszą być zaopatrzone w uchwyty do transportu suwnicą do miejsca docelowego w klatce radiacyjnej:

• podpora granitowa (do podnoszenia całego układu),

• komora próżniowa,

• goniometr,

• uchwyt kryształów.

6.3.3. Wyrównanie.

Wyrównywanie układu powinno być zrealizowane względem osi Bragga zdefiniowanej jako głównej osi goniometru. Powinien być to główny punkt odniesienia. Dodatkowe punkty na uchwyty do gniazd do wyrównania powinny móc być przygotowane na życzenie Zamawiającego bez opłat dodatkowych.

6.4. G

ONIOMETR

G

ŁÓWNY I

P

ODPORA 6.4.1. Opis ogólny

Goniometr główny powinien składać się z następujących elementów:

• Pojedyńczego goniometru opartego na przekładni ślimakowej z układem enkodera.

• Pojedyńczego zmotoryzowanego układu przesuwu do pozycjonowania goniometru wzdłuż wiązki podczas ustawiania monochromatora i wyboru zestawu elementów optycznych.

• Podpory granitowej.

Goniometr główny powinien być goniometrem wysokiej precyzji o poziomej osi obrotu. W czasie pracy będzie ona prostopadła do osi białej/różowej wiązki. Ciężki blok granitowy powinien stanowić podporę goniometru i uchwytu kryształów w celu poprawy stabilności.

. Zmotoryzowany przesuw goniometru powinien umożliwić ustawienie kryształów w wiązce oraz wybór odpowiedniego pokrycia elementów optycznych.

W celu przesuwu poziomego powinien być zamontowany zmotoryzowany mechanizm przesuwny, który umożliwi ustawienie monochromator do pracy z każdą z możliwych wiązek przychodzących oraz zmianę kątów (pitch, roll) monochromatora

15

Pełna dokumentacja pomiarów pracy i stabilności głównego goniometru musi być udostępniona przy dostawie.

6.4.2. Kontrola kąta Bragga

Kontrola kąta Bragga powinna być zrealizowana w pętli zamkniętej. Goniometr powinien być obracany przez przekładnię ślimakową, która z kolei napędzana jest silnikiem krokowym dwufazowym z przekładnią.

Obracający się stolik powinien być zaopatrzony w dwa wyłączniki bezpieczeństwa zabezpieczające przed ruchem układu poza zakres pracy.

6.4.3. Przesuw poziomy

Przesuw poziomy układu powinien być zrealizowany przy układu napędzanego silnikiem krokowym w celu zmiany zestawu kryształów.

6.4.4. Przesuw pionowy

Położenie układu w pionie powinno być kontrolowane podnośnikiem napędzanym silnikami krokowymi, Monochromator powinien być zaprojektowany do pracy z wiązką białą na wysokości

𝑧_{𝑀𝑂𝑁𝑂}= 1300 𝑚𝑚

oraz różową wiązką odbitą od zwierciadła. Przesuw pionowy monochromatora powinien pozwalać na pracę z różową wiązka ze zwierciadła do wysokości przynajmniej (zob. Rys. 3):

𝑧_{𝑃𝐼𝑁𝐾} > 𝑧_{𝑀𝑂𝑁𝑂}+ ∆𝑧_{𝑀𝑂𝑁𝑂} gdzie

∆𝑧_{𝑀𝑂𝑁𝑂} > 𝐿2 × 2𝜃_𝑀𝐴𝑋.

Na przykład, dla 𝜃𝑀𝐴𝑋 = 4 mrad oraz 𝐿2 = 1.5 m, 𝑧_{𝑃𝐼𝑁𝐾} > 1312𝑚𝑚. Podane wartości stanowią absolutne minimum oraz powinny być uzgodnione z Zamawiającym przed ostatecznym projektem.

6.4.5. Ograniczenia przestrzenne

Ograniczenia przestrzenne dla układu monochromatora powinny być następujące (Rys. 2)

• Około <=1400 mm wzdłuż kierunku wiązki (L stanowi ograniczenie)

• w1 ≤ 1200 mm (do wewnątrz krzywizny synchrotronu)

• w2 ≤ 400 mm (na zewnątrz krzywizny synchrotronu)

16 6.4.6. Parametry ruchu goniometru głównego

Table 6. Wymagane parametry ruchu goniometru głównego.

6.5. U

^CHWYT

K

^RYSZTAŁÓW

/W

^IELOWARSTW

Uchwyt kryształów powinien zawierać następujące element:

• Monokryształy krzemu (X1, X2)

• Wielowarstwy (ML1, ML2)

• Układ chłodzenia wodą pierwszego elementu optycznego (tzn. X1 + ML1) razem z połączeniami do przepustu wody chłodzącej

• Zestaw elementów układu chłodzącego pierwszego elementu optycznego razem z termoparami do kontroli temperatury

• Układ mocowania pierwszego elementu optycznego

• Układ mocowania drugiego elementu optycznego.

• Uchwyt kryształów/Wielowarstw

• Przepust elektryczny dla przewodów sygnałowych motorów próżniowych i aktuatorów wymienionych powyżej.

W zależności od proponowanego rozwiązania optyki uchwyty montażowe montażowe mogą być wspólne lub oddzielne dla kryształów krzemu i warstw wielowarstwowych. Uchwyty montażowe powinny być

wyposażone w niezbędne stopnie regulacji (napędzane silnikiem krokowym i precyzyjne układy

Nazwa ruchu Parametr Wartości

Kąt Bragga (Ry) Zakres -2° do 30°

Bicie radialne <3 µm w zakresie kątów Bragga Bicie osiowe <1 µm w zakresie kątów Bragga

Rozdzielczość <0.5 µrad

Powtarzalność <1 µrad

Stabilność <5 µrad (4 godziny)

Wiązka wejściowa Biała wiązka na 1300 mm, Różowa

ze zwierciadła zobacz 6.4.4

Przesunięcie wiązki zVOFFSET 15±3 mm

Ruch poziomy goniometru

głównego (DCM_X) (wybór zestawu kryształów)

Zakres pozwalające na zmiane

wielowarstw/krzyształów

Rozdzielczość 0.005 mm

Powtarzalność 0.01 mm

Ruch pionowy goniometru głównego (DCM_Z) Praca z/bez zwierciadła

Zakres Zależne od kąta pracy zwierciadła i

parametru L2 (zob. 6.4.4).

Rozdzielczość 0.002 mm

Powtarzalność 0.005 mm

Manualne ustawienie goniometru w poziomie (DCM_X)

Zakres ±10mm

Minimalny krok 0.01 mm

Manualne ustawienie goniometru w pionie (DCM_Z)

Zakres ±10mm

Minimalny krok 0.005 mm

Manualne ustawienie pochylenia Zakres 2°(±1°)

Minimalny krok 0.002°

Manualne ustawienie przechylenia Zakres 2° (±1°)

Minimalny krok 0.002°

Manualne ustawienie skrętu Zakres 2° (±1°)

Minimalny krok 0.002°

17

piezoelektryczne do szybkiego skanowania i korekcji położenia wiązki), które umożliwią ustawienie optyki niezbędne do prawidłowego działania.

6.5.1. Kryształy

Zestaw dwóch monokryształów krzemu o orientacji (111) musi być dostarczony razem z monochromatorem.

Powinny być one dostarczone wraz z dokumentacją jakości zawierającą informację o błędzie zbocza, szorstkości powierzchni oraz wynikami metrologii rentgenowskiej kątowej zależności profilu refleksu Braggowskiego (ang. “rocking curve”).

Wymiary kryształów:

a) 1 kryształ: długość 40 mm, szerokość ≥35 mm, głębokość 40 mm b) 2 kryształ: długość 80 mm, szerokość ≥35 mm, głębokość 40 mm Ogólne wymagania które muszą spełnić kryształy:

• Wycięte z wolnego od dyslokacji monokryształu wyhodowanego techniką floating zone

• Ścięcie 1 mm x 1 mm wokół powierzchni optycznie czynnej

• Ścięcie 0.25 mm x 0.25 mm na pozostałych krawędziach

• Orientacja/Błąd wycięcia powierzchni ± 0.02°

• Błąd zbocza styczny ≤2 µrad RMS

• Płaskość powierzchni <5 µm RMS na całej powierzchni optycznie czynnej

• Precyzyjnie wypolerowane do szorstkości ≤0.3 nm rms

• Wytrawione chemicznie w celu usunięcia naprężeń

• Brak widzialnych rys, wżerów po trawieniu oraz tekstury na powierzchni optycznie czynnej

• Zmierzona szerokość kątowa refleksu braggowskiego (“rocking curve”) wykazuje maksylalnie 10%

odchylenia od wartości teoretycznej dla energii fotonów ~8keV (np. Cu K)

Wszystkie wyniki metrologii (błędy kształtu – szorstkość powierzchni, błędy zbocza zmierzone przy pomocy optycznej metrologii nanometrowej (Nanometer Optical Metrology, NOM) oraz profilometru laserowego (Long Trace Profiler, LTP); błąd wycięcia kryształu oraz kątowe zależności profili bragowskich (zmierzone defraktometrią rentgenowską) muszą zostać dostarczone.

6.5.2. Wielowarstwy

Zestaw elementów optyki wielowarstwowej dla monochromatora DMM powinien zostać dostarczony razem z pełną dokumentacją zawierającą wyniki testów z wiązką promieniowania X, jak również z wynikami metrologii podłóż przed naniesieniem wielowarstw.

Wielowarstwy powinny zawierać dwa różne pokrycia składające się z kombinacji różnych materiałów, aby zapewnić wysoki współczynnik odbicia w całym zakresie energii fotonów pracy monochromatora (tzn. wysoki współczynnik odbicia w dwóch zakresach energii fotonów ze znaczącym obszarem przekrywania się energii pracy obu pokryć (~500 eV, do uzgodnienia).

Wymagania dla wielowarstw i podłoży podane są w Tabelach 7a i 7b.Wybór materiałów na wielowarstwy dla odpowiedniego zakresu energii, wielkość periodu warstw itd. zostawia się Wykonawcy i powinno to zostać opisane w ofercie. Szerokość obszaru aktywnego optycznie każdej wielowarstwy powinien wynosić minimum 20 mm. Różnice względne pomiędzy teoretycznymi współczynnikami odbicia (R8, R12) i współczynnikami odbicia dostarczonych warstw nie mogą być większe niż 10%. Różnice względne pomiędzy teoretycznymi szerokościami pasm (B8, B12) i szerokościami pasm dostarczonych warstw nie mogą być większe niż 10%.

18

Ostateczna liczba warstw powinna zostać określona doświadczalnie i uzgodniona z Zamawiającym przed ostatecznym naniesieniem warstw.

Tabela 7a. Wymagania podłoża wielowarstw.

Parametr Wymaganie

Materiał podłoża Krzem(001)

Błąd zbocza podłóżny <=0.2 μrad RMS

Błąd zbocza poprzeczny <=2.5 μrad RMS

Szorstkość powierzchni (Średnia) <=0.25 nm RMS przy próbkowaniu 1 – 170 μm Szorstkość powierzchni (Lokalnie) <=0.15 nm RMS przy próbkowaniu <1 μm

Tabela 7b. Wymagania dla wielowarstw.

Parametr Wymaganie

Liczba par wielowarstw (ML) 2 (ML1, ML2)

Zakres 4-15 keV (np. 4-8 keV dla ML1 i 7.5-15 keV dla ML2) Szerokość obszaru aktywnego optycznie 20 mm

Współczynnik odbicia dla ML1 przy 8keV (R8) Współczynnik odbicia dla ML2 przy 12keV (R12)

>=84% (czyli >=70% dla pary)

>=84% (czyli >=70% dla pary) Akceptacja pionowa wiązki dla ML1 przy 8keV

Akceptacja pionowa wiązki dla ML2 przy 12 keV

>=3 mm

>=3 mm Szerokość pasma przy 8 keV – FWHM (B8)

Szerokośc pasma przy 12 keV -FWHM (B12)

>=2%

>=0.8%

6.5.3. Montowanie i chłodzenie kryształów

Pierwszy element optyczny – monokryształ i wielowarstwa – muszą być chłodzone wodą. Układ chłodzenia powinien być w stanie odbierać 10W/(mrad poziomo) ciepła zaabsorbowanego, pochodzącego z wiązki o wymiarze 20 mm x 3 mm. Drugi element optyczny może nie być chłodzony.

Termopary powinny być przytwierdzone do pierwszego elementu optycznego, z których sygnał odczytu do monitorowania temperatury będzie przeprowadzony przez przepust elektryczny.

Woda do każdego obiegu chłodzącego powinna być doprowadzana z zewnątrz. Niedozwolone są bezpośrednie zlącza typu woda-próżnia.

19 6.5.4. Wymagania ruchu uchwytu kryształów

Tabele 8a i 8b podają wymagane parametry ruchu uchwytu elementów optycznych. Dwie alternatywne wersje są podane dla różnych rozwiązań.

Tabela 8a. Wymagania parametrów ruchu uchwytu optyki – opcja 1.

Oś ruchu Parametr Wartości

Kąt przechyłu pierwszego elementu optycznego

Zakres ≥±0.5°

Rozdzielczość ≤0.5 μrad

Powatarzalność ≤2.5 μrad

Ruch pionowy drugiego elementu optycznego

Zakres ≥7 mm (3-10mm separacji

kryształu)

Rozdzielczość ≤0.25 μm

Powtarzalność ≤1 μm

Kąt pochylenia drugiego kryształu

Zakres ≥±0.5°

Rozdzielczość ≤0.5 μrad

Powtarzalność ≤2.5 μrad

Precyzyjny ustawienie

nachylenia drugiego kryształu

Zakres ≥125 μrad

Rozdzielczość ≤0.02 μrad

Powtarzalność ≤0.05 μrad

Kąt pochylenia drugiej wielowarstwy

Zakres ≥±0.5°

Rozdzielczość ≤0.5 μrad

Powtarzalność ≤2.5 μrad

Tabela 8b. Wymagania parametrów ruchu uchwytu optyki – opcja 2.

Oś ruchu Parametr Wartości

Ruch pionowy drugiego elementu optycznego separacja prostopadła

Zakres Dostsowane do stałego przesunięcia

krzyształów (e.g. ≥7 mm)

Rozdzielczość ≤0.25 μm

Powtarzalność ≤1 μm

Nachylenie drugiego elementu optycznego (pitch)

Zakres ≥±0.5°

Rozdzielczość ≤0.5 μrad

Powtarzalność ≤2.5 μrad

Precyzyjne nachylenie drugiego element optycznego (pitch)

Zakres ≥125 μrad

Rozdzielczość ≤0.02 μrad

Powtarzalność ≤0.05 μrad

Pochylenie drugiego element optycznego (roll)

Zakres ≥±0.5°

Rozdzielczość ≤0.5 μrad

Powtarzalność ≤2.5 μrad

6.5.5. Materiały na uchwyt kryształów

Uchwyt kryształów musi być skonstruowany z materiałów kompatybilnych z HV. Silniki w uchwycie muszą być przystosowane do pracy w próżni. Wszystkie materiały, wykończenia i procedury przygotowawcze użyte w fabrykacji muszą być zgodne ze standardami próżniowymi.

20

6.6. U

^KŁAD

P

^RÓŻNIOWY

Układ powinien składać się z następujących elementów:

- Jedna komora próżniowa - Jedne drzwi komory próżniowej.

Table 9. Wymagania próżniowe dla komory monochromatora.

Parametr Wymaganie

Próżnia bazowa ≤1 x 10^-7 mbar

Wskaźnik wycieku helu <1 x 10^-9 mbar l/sec Maksymalna temperatura wygrzewania 120 °C

Ciśnienia parcjalne Suma ciśnień gazów o masach 35, 37, 39, 41-43, 45-100 j.m.a. ≤ 1% ciśnienia bazowego

Komponenty próżniowe powinny być w ogólności wykonane zgodnie ze standardami wysokiej próżni. Oznacza to, że komora jest zbudowana ze stali nierdzewnej i wyczyszczona oraz przygotowana zgodnie z tymi standardami. Układ, po wygrzaniu, powinien być zaprojektowany do pracy z próżnią niższą niż 1 x 10^-7 mbar.

6.6.1. Komora próżniowa

Komora powinna zawierać goniometr główny oraz uchwyt kryształów. Projekt kształtu komory zostawia się Wykonawcy, tak aby najlepiej była dostosowana do funkcjonalności monochromatora.

Table 10. Minimalne wymagania dla portów próżniowych komory monochromatora.

Port dla: Przybliżone położenie Rozmiar Ilość

Wejście wiązki patrz 6.4.4 DN63 CF114 1

Wyjście wiązki patrz 6.4.4 DN63 CF114 1

Port pompy jonowej DU DU 1

Próżniomierze DU DN40 CF70 2

Port zaworu kątowego DU DN63 CF114 1

Przesłona bezpieczeństwa DU DU 1

Okienko Drzwi DN100 CF152 1

Okienko skierowane na powierchnię pierwszego kryształu

DN63 CF114 1 Okienko skierowane na powierzchnię drugiego

kryształu

DN63 CF114 1

Porty zapasowe TBA TBA 2

Porty dla przepustów elektrycznych

TBA TBA 4

Zakończenie przewodów wody chłodzącej

TBA Złączki Swagelok 2

Wszystkie okienka powinny być wykonane standardowo ze szkła krzemionkowego.

Wszystkie porty dla przepustów elektrycznych dla silników i aktuatorów w uchwycie kryształów powinny być zamontowane w sposób pozwalający na odłączenie pokrywy komory i odsunięcie jej wzdłuż szyn bez konieczności odłączenia okablowania.

21

Projekt komory powinien uwzględniać łatwy dostęp do goniometru głównego i uchwytu kryształów po jej otwarciu.

Oprócz motoryzacji goniometru głównego, monochromator musi zawierać układ wyrównania manualnego (Załącznik ALIGN)

6.6.2. Komercyjnie dostępne elementy układu próżniowego monochromatora

Następujące komercyjnie dostępne element układu próżniowego powinny zostać uwzględnione w zakresie zamówienia:

• Pompa próżniowa jonowa, okablowanie i kontroler, w celu osiągnięcia próżni pracy

• Próżniomierz typu Pirani oraz Próżniomierz z zimną katodą na flanszy DN40 70CF, okablowanie i kontrolery, w celu kontroli poziomu próżni w komorze

• W pełni metalowy zawór kątowy na flaszy DN63 114CF, do zapowietrzania

• Przepona bezpieczeństwa na flanszy DN40 70CF, jako zabezieczenie przed nadciśnieniem.

Standardy próżniowe Centrum SOLARIS zostały opisane w załączniku VAC1.

Dodatkowo, układ pompowania rury przelotowej powinien zostać dostarczony.

6.7. E

^LEMENTY

U

^KŁADU

K

^ONTROLI

Układy kontroli ruchu i okablowanie nie jest zawarte w zakresie niniejszego zamówienia.

6.7.1. Silniki

Silniki w powietrzu powinny być zrealizowane przy pomocy dwufazowych silników krokowych. Wszystkie ruchy odbywające się w próżni, powinny być zrealizowane przy pomocy dwufazowych silników krokowych przystosowanych do pracy w próżni.

6.7.2. Enkodery

Obrót kąta Bragga i wszystkie przesuwy liniowe powinny być zaopatrzone w enkodery (załącznik CS1).

6.7.3. Panel kontrolny.

Okablowanie urządzenia powinno być doprowadzone do i być dostępne z panelu kontroli znajdującym się na szafie kontrolnej do której podłączone jest okablowanie. Okablowanie i kontrolery nie są uwzględnione w zakresie niniejszego zamówienia.

22 6.7.4. Kontroler piezomotoru.

Precyzyjne ustawienie pozycji drugiego kryształu powinno być zrealizowane przy pomocy próżniowo- kompatybilnego piezoelementu. Ruch ten powinien być zrealizowany w pętli sprzężenia zwrotnego z tensometrem oporowym jako elementem pomiarowym. Piezoelement powinien być zaopatrzony w próżniowe okablowanie, izolowane folią kaptonową, które z kolei powinno być osłonięte oplotem ze stali nierdzewnej w celu zminimalizowania wpływu promieniowania rozproszonego. Kontroler i zasilacz piezomotoru znajduje się w zakresie niniejszego zamówienia.

7. E ^LEMENTY D IAGNOSTYKI L ^INII

W projekcie linii powinny znajdować się 3 elementy diagnostyczne pozwalające na poprawne sterowanie układem przez użytkownika.

7.1. M

^ONITOR

B

^IAŁEJ

W

^{IĄZKI NA}

Z

WIERCIADLE

K

OLIMUJĄCYM

W fazie PHASE2 (wyłącznie projekt), w celu obserwacji wiązki białej z magnesu zakrzywiającego wchodzącej do linii oraz w celu wypozycjonowania zwierciadła w wiązce, maska zwierciadła powinna być pokryta ekranem fosforescencyjnym z tlenku itru. Maska powinna być wyrównana z powierzchnią odbijającą zwierciadła.

Chłodzenie maski powinno być poprowadzone wewnątrz oplotów wychodzących z wymienników ciepła.

Okienko w komorze próżniowej powinno być skierowane tak aby umożliwić ustawienie kamery CCD i jej obiektywu w celu obserwacji wiązki wchodzącej na maskę (kamera i obiektyw poza zakresem zamówienia).

7.2. M

^ONITOR

B

^IAŁEJ

/R

^ÓŻOWEJ

W

^IĄZKI

W

CHODZĄCEJ DO

M

ONOCHROMATORA W celu obserwacji białej/różowej wiązki wchodzącej do monochromatora, oraz pozycjonowania monochrmatora odpowiednio w wiązce, powinna zostać użyta maska wyrównana z odbijającą powierzchnią pierwszego elementu optycznego, pokryta ekranem fosforyzującym z tlenku itru. Chłodzenie maski powinno być poprowadzone wewnątrz oplotów z wymienników ciepła. Okienko w komorze próżniowej powinno być skierowane tak aby umożliwić ustawienie kamery CCD i jej obiektywu (nie uzwględnionych w zamówieniu) w celu obserwacji wiązki wchodzącej na maskę.

7.3. M

^ONITOR

B

^IAŁEJ

/R

^ÓŻOWEJ

/M

ONOCHROMATYCZNEJ

W

^IĄZKI

W

YCHODZĄCEJ Z

M

ONOCHROMATORA

– E

KRAN FLUORESCENCYJNY

W celu obserwacji białej/różowej/monochromatycznej wiązki opuszczającej monochromator, za monochromatorem należy użyć ekranu chłodzonego wodą fluorescencyjnego. Ekran fluorescencyjny powinien być umieszczony albo na porcie wyjściowym komory monochromatora, lub w oddzielnej komorze na swojej własnej podporze. Ekran powinien być pokryty fosforyzującym tlenkiem itru (inne rozwiązania są dopusczalne), pozwalającym na wizualizację wiązki w pozycji opuszczonej. Ekran powinien być zamontowany na zmotoryzowanym pozycjonerze zaopatrzonym w wyłączniki bezpieczeństwa chroniące przed ruchem poza zakres, oraz w enkoder do monitorowania położenia.. Okienko w komorze próżniowej powinno być skierowane tak aby umożliwić ustawienie kamery CCD i jej obiektywu (nie uzwględnionych w zamówieniu) w celu obserwacji wiązki na tym ekranie.

23

8. R UCHOMY OGRANICZNIK WIĄZKI (B EAMSTOP )

Ruchomy ogranicznik wiązki chłodzony wodą dla promieniowania białego / bremsstrahlunga powinien być umieszczony w pobliżu ekranu fluorescencyjnego lub zintegrowany z tym samym siłownikiem. W przypadku pracy z białą wiązką zostanie on wycofany z wiązki.

9. C HŁODZONE O KNO B ERYLOWE

W celu zamknięcia układu monochromatora i odesparowania próżni sekcji optycznej, musi zostać użyte chłodzone okno berylowe (Be2). Zestaw wymagań dla układu okna jest przedstawiony w Tabeli 11.

Otwarcie pionowe okna powinno pozwolić na przeprowadzenie wiązki białej, różowej i monochromatycznej.

Jeśli okno będzie zamontowane bezpośrednio na komorze monochromatora (poruszając się razem z monochromatorem), powinno ono wynosić (Rys. 3.):

ℎ_𝐵𝑒2≥ 𝐿3 × 2𝜃_𝑀𝐴𝑋+ ∆𝑧_{𝑉𝑂𝐹𝐹𝑆𝐸𝑇}+ 10𝑚𝑚.

Np. dla 𝐿3 = 0.8 𝑚, 2𝜃_𝑀𝐴𝑋= 8 𝑚𝑟𝑎𝑑 i ∆𝑧_{𝑉𝑂𝐹𝐹𝑆𝐸𝑇}= 12 𝑚𝑚, wartość ta powinna wynosić:

ℎ_𝐵𝑒2≈ 28.5 𝑚𝑚.

Jeśli okno będzie zamontowane na oddzielnej podporze, wartość ta powinna wynosić (Rys. 3):

ℎ_𝐵𝑒2≥ (𝐿2 + 𝐿3) × 2𝜃_𝑀𝐴𝑋+ ∆𝑧_{𝑉𝑂𝐹𝐹𝑆𝐸𝑇}+ 10𝑚𝑚.

Np. dla 𝐿2 = 1.5 𝑚, 𝐿3 = 0.8 𝑚, 2𝜃_𝑀𝐴𝑋= 8 𝑚𝑟𝑎𝑑 i ∆𝑧_{𝑉𝑂𝐹𝐹𝑆𝐸𝑇}= 12 𝑚𝑚, wartość ta powinna wynosić ℎ_𝐵𝑒2≈ 40 𝑚𝑚.

Wsparcie okna, które ogranicza jego aperturę (albo okno wieloaperturowe) może być również brane pod rozwagę, ale musi to być uzgodnione z Zamawiającym przez wyprodukowaniem.

Tabela 11. Wymagania dla chłodzonego okna berylowego.

Wymaganie Parametr

Apertura 20 mm (H) × hBe2 (V)

Materiał Beryl PF-60

Grubość 0.5 mm

Szorstkość powierzchni 0.4 μm Rms

Pokrycie Aluminium, ze strony zewnętrznej

Maks. Różnica ciśnień 1.5 bar, w obu kierunkach Współczynnik wycieku <1 x 10^-9 mbar.l/s

Ciśnienie wody chłodzącej 7 bar maks.

Połączenia Złączki 8 mm Swagelok lub równoważne

Wymiary DN63 114CF, długość <150 mm

10. W ARUNKI K ONTRAKTU

.

24

10.1. H

^ARMONOGRAM

W swojej ofercie, Wykonawca powinien jasno zaproponować harmonogram czasowy osiągnięcia i dostarczenia kamieni milowych:

1. Początek kontraktu: Tydzień 0 (od potwierdzenia zamówienia)

2. Ukończenie szczegółowego projektu oraz następujące spotkanie przeglądu projektu 3. Początek budowy

4. Ukończenie budowy 5. Ukończenie testowania

6. Ukończenie fabrycznych testów akceptacyjnych 7. Wysyłka

8. Instalacja na miejscu.

Oczekuje się że czas ukończenia instalacji kompletnej sekcji monochromatora nie powinno przekroczyć 15 miesięcy od chwili podpisania kontraktu.

SOLARIS udzieli odpowiedzi na każde pytanie techniczne przedstawione przez Wykonawcę w ciągu 5 dni roboczych. Po dostarczeniu rysunków technicznych projektu, zostaną one zaakceptowane w ciągu 5 dni roboczych, lub zostaną zwrócone z ustalonymi komentarzami/modyfikacjami w ciągu 5 dni roboczych. SOLARIS będzie dostępny na spotkanie przeglądowe projektu zaproponowane przez Wykonawcę z wyprzedzeniem co najmniej 2 tygodni.

10.2. D

^OKUMENTY

D

^O

D

OSTARCZENIA

/U

ZGODNIENIA

P

^RZY

S

^POTKANIU

P

^RZEGLĄDU

P

^ROJEKTU

Spotkanie przeglądu projektu odbędzie się w siedzibie Centrum SOLARIS najpóźniej 20 tygodni po podpisaniu kontraktu. Projekt musi zostać zaprezentowany z wyprzedzeniem co najmniej 10 dni. Projekt musi zostać zaakceptowany w formie pisemnej przez SOLARIS w ciągu 10 dni po spotkaniu. Akceptacja SOLARIS ograniczy się do sprawdzenia projektu pod kątem kompatybilności z wymaganiami opisanymi w specyfikacji technicznej przedmiotu zamówienia oraz oferty Wykonawcy. Jakakolwiek akceptacja nie zwalnia Wykonawcy z odpowiedzialności za ogólne wykonanie i osiągnięcie wymaganych parametrów pracy. Dokumenty do dostarczenia:

1. Szczegółowy opis techniczny.

2. Rysunki CAD 3D (w formacie step lub iges), wraz z rysunkami 2D (dwg lub dxf), dla faz projektu PHASE1 i PHASE2 (zob. Rozdział 2).

Wykonawca powinien dostarczyć kompletny zestaw rysunków technicznych oraz schematów elektrycznych koniecznych do obsługi i prac konserwacyjnych. Centrum SOLARIS jednakże gwarantuje nieujawnianie szczegółowych rysunków komponentów bez pisemnego upoważnienia dla każdego przypadku oddzielnie.

3. Schematy układu chłodzenia.

4. Ostateczna lista sygnałów układu monitoringu i mechanizmów blokujących.

5. Ostateczna lista rekomendowanych części zapasowych z kosztami.

6. Rodzaj kryształów, podłóż dla wielowarstw, typ wielowarstw wraz w właściwościami i obliczeniami wydajności.

7. Ostateczna lista parametrów kontroli.

8. Wyjaśnienie ewentualnych problemów na złączach (np. ciśnienie, woda, dźwig, pompy, okablowanie, itd.).

9. Zasoby do dostarczenia przez SOLARIS (elektryczność, woda, sprężone powietrze, itd.).

25 10. Opis układu kontroli.

11. Opis procedury fabrycznych testów odbiorczych, oraz testów odbiorczych na terenie Zamawiającego.

12. Szczegółowy opis prac utrzymaniowych.

13. Wszystkie informacje niezbędne do poprawnej i bezpiecznej pracy danego komponentu.

14. Tabela z proponowanymi modelami silników i enkoderów dla każdej zmotoryzowanej osi ruchu, zawierająca zakresy ruchu, powtarzalność, rozdzielczość pełnokrokową i dokładność każdego ruchu.

Wszelkie informacje dotyczące standardów motoryzacji opisane zostały w załączniku CS1.

15. Szczegółowy harmonogram czasowy.

11. T ESTY I I NSTALACJA

11.1. C

ELE

T

ESTÓW

• Procedury testowe opisane w tym rozdziale mają na celu:

• Zapewnienie że elementy optyczne są w pełni sprawdzone pod kątem specyfikacji, również z wiązką promieniowania rentgenowskiego, u różnych dostawców

• Zapewnienie że systemy są w pełni sprawdzone pod kątem pracy, w miarę możliwości wyrównane mechanicznie, i w ogólności gotowe do pracy poprzez fabryczne testy akceptacyjne

• Zapewnienie że układy zostaną przetestowane pod kątem pozycjonowania, szczelne próżniowo, oraz utrzymujące stale zmiejszającą się próżnię.

• Pełna specyfikacja testów i procedur musi zostać przygotowana z wyprzedzeniem. Przedstawiciele SOLARIS muszą mieć możliwość uczestniczenia w testach w siedzibie wykonawcy lub podwykonawców (jeśli takowi są obecni)

11.2. F

^ABRYCZNE

T

^ESTY

O

^DBIORCZE

(F

^ACTORY

A

^CCEPTANCE

T

^ESTS

, FAT)

Dokładny scenariusz i procedury podczas testów fabrycznych muszą zostać przygotowane z wyprzedzeniem i zostaną one przedstawione Zamawiającemu przed ostateczną akceptacją projektu.

Przedstawiciele SOLARIS będą mieli zapewnioną możliwość uczestnictwa w testach. SOLARIS musi zostać powiadomiony o terminie testów z wyprzedzeniem 8 tygodni. Testy fabryczne (lub testy końcowe) muszą zawierać szkolenie dla pracowników SOLARIS pod kątem obsługi przedmiotu zamówienia.

Testy powinny składać się z testów motoryzacj, testów próżniowych, oraz wyrównania układu. Testy fabryczne będą przeprowadzone pod kątem następujących aspektów działania:

1. Testy elementów optycznych w celu zapewnienia że wszystkie wymagania na nie zostały spełnione, również testy z wiązką promieniowania X kryształów i wielowarstw.

2. Testy motoryzacji w celu zapewne wszystkie ruchy odbywają się w ich zakresie pracy i pomiaru dokładności ruchu, rozdzielczości i powtarzalności we wszystkich osiach, oraz działania wyłączników bezpieczeństwa.

3. Testy ciśnieniowe mające na celu zapewnienie że obwód wody chłodzącej i wszystkie złącza wytrzymują 125 % wartości ciśnienia pracy przy odpowiednich temperaturach pracy.

4. Testy próżniowe składające się z testu wycieku komory próżniowej, pomiar całkowitego ciśnienia wewnątrz komory oraz analiza składu gazów resztkowych po wygrzaniu komory.

5. Pomiar współczynnika wycieku helu w celu zapewnienia że wszystkie połączenia próżniowe zamknięte są szczelnie.

26

Układ powinien zostać wygrzany i przetestowany pod kątem próżni na terenie zakładu Dostawcy przed wysyłką. Testy próżniowe powinny zawierać pomiary ciśnienia oraz pomiar gazów resztkowych w komorze próżniowej monochromatora metodą RGA.

Nominalne powierzchnie czynne optycznie elementów powinny być odniesione w stosunku do punktów fiducjalnych oraz osi układu odniesienia (X, Y, Z) z dokładnością co najmniej ±0.1 mm w celu precyzyjnego ustalenia kierunków osi prostopadłych i równoległych do wiązki.

Pełna procedura testów fabrycznych nie musi zostać powtórzona u podczas testów obiorczych w siedzibie Zamawiającego.

11.3. D

^OSTAWA

Dostawa musi zostać wykonana jako dostawa bezpośrednio na miejsce (Delivery At Place, DAP). Wykonawca ponosi odpowiedzialność za wszystkie uszkodzenia sprzętu powstałe w czasie transportu. Wskaźniki wstrząsu i przechyłu muszą być zamontowane na opakowaniach.

Czas dostawy układu monochromatora dla linii badawczej PolyX nie powinien przekraczać 15 miesięcy od chwili podpisania umowy.

11.4. D

OKUMENTACJA DO

D

OSTARCZENIA W

C

^ZASIE

D

^OSTAWY

Wszystkie oznakowania i dokumentacja musi być w języku angielskim. Dokumentacja musi zostać dostarczona w formie elektronicznej (dwg, dxf, step, doc, xls, pdf, itd.).

Dokumenty do dostarczenia (zwolnienia do uzgodnienia):

1. Dokumenty inwentaryzacyjne dotyczące całego dostarczanego sprzętu, zawierające numery seryjne, daty dostarczenia, nazwy producentów wymienione zgodnie z kodem rysunku podzespołu oraz dokumenty inwentaryzacyjne wszystkich dostarczonych kabli, jeśli to konieczne

2. Rysunki wykonawcze 3D (step lub iges) wraz z rysunkami 2D dla fazy PHASE1. Wykonawca dostarczy pełen komplet rysunków montażowych oraz schematów elektrycznych do pracy oraz prac konserwacyjnych. Centrum SOLARIS jednakże gwarantuje nieujawnianie szczegółowych rysunków komponentów bez pisemnego upoważnienia dla każdego przypadku oddzielnie.

3. Intstrukcje obsługi i konserwacji.

4. Dokumentacja układu kontroli oraz oprogramowania i narzędzi blokowania układu.

5. Dokumentacja (instrukcje) komponentów od stron trzecich.

6. Dane metrologii elementów optycznych.

7. Wyniki pomiarów kątowej zależności współczynnika odbicia braggowskiego (rocking curve).

8. Wyniki fabrycznych testów akceptacyjnych.

11.5. I

NSTALACJA I

T

ESTY

O

DBIORCZE U

Z

AMAWIAJĄCEGO

Instalacja powinna zostać przeprowadzona przez przynajmniej dwóch doświadczonych inżynierów. Instalacja obejmuje fizyczną instalację, wyrównanie, testy próżniowe, testy funkcjonalności oraz finalne testy odbiorcze zgodnie z wymaganiami tej specyfikacji. Wszystkie komponenty powinny zostać ustawione, sprawdzone pod kątem szczelności (test wycieku) na terenie ośrodka Zamawiającego przez techników Wykonawcy.

SOLARIS zapewni następujące elementy dla instalacji układu monochromatora promieniowania X:

27

1. Dostarczy odpowiednie zasoby transportowe w celu rozpakowania i przemieszczenia komponentów do miejsca docelowego.

2. Wywierci otwory w posadzce klatki radiacyjnej i zamontuje punkty zakotwiczenia zgodnie ze schematem otworów ustalonym na finalnym spotkaniu przeglądu projektu.

3. Zapewni autoniwelator oraz teodolit (ekwiwalent) w celu wyrównania monochromatora.

4. Zapewni stację pompującą składającą się przynajmniej z pompy turbomolekularnej (~300 l/s), oraz bezolejowej pompy wspomagającej i próżnomierzy.

5. Zapewni detektor wycieku helu zdolny do pracy przy wyciekach <1 x 10^-10 mbar.l/s

6. Zapewni kontrolery ruchu w szafie sterującej oraz zasoby ludzkie z grupy kontroli w celu integracji każdego silnika.

7. Zapewni okablowanie i doprowadzi je do odpowiednich pozycji – korytka kablowe i szykany zgodnie z założeniami.

Test w czasie instalacji w ośrodku powinien zapewnić, że wszystkie komponenty są sprawdzone w swoich miejscach docelowych, wszystkie silniki, siłowniki i czujniki pracują poprawnie i wytyczne próżniowe są spełnione. Wszystkie ruchy oraz poprawne działanie wszystkich wyłączników bezpieczeństwa i wyłączników odniesienia powinno zostać przetestowane. Pełen zestaw szczegółowych testów fabrycznych nie jest wymagany przy instalacji u Zamawiającego. Powinien zostać przeprowadzony pełen test wyciekowy zainstalowanych sekcji próżniowych.

Ostateczny akceptacja w ośrodku Zamawiającego powinna obejmować:

• Wszystkie dane z testów fabrycznych, pełna dokumentacja i instrukcje

• Sprawdzenie poprawnego działania wszystkich ruchów, wyłączników bezpieczeństwa i odniesienia

• Test ciśnieniowy obwodu wody chłodzącej.

• Spełnienie kryterium testu wycieku helu, z ciśnieniem w komorze monochromatora <5 x 10^-6 mbar i malejącym.

12. Z AŁĄCZNIKI

a) Załącznik ALIGN - Wytyczne z zakresu pozycjonowania b) Załącznik CS0 - SOLARIS Standard systemu kontroli c) Załącznik CS1 - Standardy Systemów Motoryzacji

d) Załącznik CS2 - Szczegółowy podział odpowiedzialności w zadaniach Systemu Sterowania e) Załącznik MECH1 - Mechanika

f) Załącznik SOURCE - Parametry źródła promieniowania synchrotronowego g) Załącznik VAC1 - Wytyczne dla komponentów UHV w SOLARIS

h) Załącznik VAC2 - Technologie i materiały dla urządzeń UHV w Solaris i) Załącznik WAT-CA1 standardy sprężonego powietrza_2.2

j) Załącznik WAT-CW1 standardy wody chłodzącej_2.2