本发明涉及硬x射线自由电子激光，具体涉及一种优化型反射镜热变形控制方法。
背景技术：
1、在硬x射线自由电子激光技术领域中，硬x射线具有高亮度、高相干性、超短脉冲特点，利用硬x射线自由电子激光可以为更多领域展开更前端的科学实验。
2、同时由于硬x射线的高亮度、高相干性、超短脉冲特点，也会给大科学装置建设带来极端物理设计挑战。比如光束线的光学元件，由于传输过程中光学元件需要承受高重频高热负载，所以在需要解决高热负载的同时，也需要确保光学元件能有效传输x射线。特别在硬x射线自由电子激光领域内，x射线在光学元件的光斑只有长度只有几十毫米，宽度只有几个毫米的光斑范围内，但是所需要承载的热量通常呈高斯分布，峰值可能达到每平方毫米几十甚至几百瓦热密度的热载荷。在这种情况下，作为束线站的第一面光学元件反射镜来说，其子午方向的热变形凹凸情况严重，严重影响硬x射线的传播。
3、目前按照同步辐射领域内的通用设计，如图1所示，在反射镜上表面开冷却槽，冷却结构采用较长的冷却片来应对多种模式的x射线传输。而在硬x射线自由电子激光装置中，每个反射镜都需要满足多种模式的不同能量的硬x射线传输。如图2所示，一面反射镜就需要传输6种模式的x射线传输，每种模式的x射线的半高宽会有很大差异。特别是有的模式下的x射线的半高宽非常窄，峰值热通量密度非常高，从而导致了在该模式下的反射镜的子午方向的热变形的凹凸情况会非常严重，进而导致在该模式下x射线的有效传输效率会非常低。所以，目前同步辐射领域内的常规反射镜的设计很难满足硬x射线自由电子激光装置的技术要求。
4、鉴于硬x射线自由电子激光装置的重要性和硬x射线自由电子激光技术的先进性，关键光学元件的性能指标在很大程度上限定了未来很多科学实验的先进性，直接影响着国内前沿尖端技术发展与国际相关科学水平的发展，所以如何高效控制反射镜热变形的方法，对大科学装置来说，是急需解决的关键性技术，同时也是为未来的硬x射线自由电子激光的技术提升起到保驾护航的作用，对硬x射线自由电子激光装置的整体发展性能具有决定性的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是：根据x射线模式的特征对冷却结构长度、应力槽位置和冷却槽位置进行针对性设计，从而实现一面反射镜可以有效传输多种模式的x射线，进而有效解决了硬x射线自由电子激光中的光学元件热膨胀和热变形面形控制问题。
2、本发明的技术方案提供了一种优化型反射镜热变形控制方法，应用于反射镜，反射镜设有应力槽、冷却槽和冷却结构，所述应力槽包括上下对称的上应力槽以及下应力槽；所述方法包括以下步骤：
3、步骤1：根据待传输的x射线确定反射镜的外观尺寸；根据待传输的x射线以及外观尺寸，确定光学表面镀层的反射镜光学表面与应力槽之间的应力槽设计距离，根据应力槽设计距离分别在反射镜上、下表面设置上应力槽和下应力槽；根据待传输的x射线和应力槽的位置确定冷却结构的长度，用于控制反射镜在传输x射线时的反射镜中间段和两端的热膨胀程度；在上应力槽的中心位置开设冷却槽，冷却槽长度大于冷却结构长度；
4、步骤2：在冷却结构的上部分开设预设直径的通孔，预设直径根据冷却管道的直径确定，将冷却管道设于通孔内部，并采用锡焊进行连接；
5、步骤3：根据步骤1和步骤2的设计进行组装，冷却结构的最下端与冷却槽的壁面保持第一预设冷却距离，冷却结构的底面与冷却槽的底面保持第二预设距离；
6、步骤4：在步骤3之后，在冷却槽中灌注液态铟镓合金，直至液态铟镓合金的液面低于第一应力槽的底面2mm。
7、优选地，所述冷却槽的长度大于冷却结构长度10mm。
8、优选地，所述反射镜的光学表面的高度残差小于2nm。
9、优选地，所述反射镜的材料为单晶硅。
10、优选地，所述预设直径为8mm。
11、优选地，所述冷却结构的下部分为阶梯结构。
12、优选地，所述冷却结构为无氧铜块。
13、优选地，所述第一预设距离为0.5mm，所述第二预设距离为3mm。
14、本发明的技术方案提出一种优化型反射镜热变形控制方法，通过根据x射线模式的特征进行针对性的冷却结构长度，应力槽位置和冷却槽位置设计，从而实现一面反射镜可以有效传输多种模式的x射线，从而有效解决了硬x射线自由电子激光中的光学元件热膨胀和热变形面形控制问题。相对于同步辐射领域内的反射镜设计，通过本发明中的优化型反射镜热变形控制方法来优化设计硬x射线自由电子激光中的高热负载下的光学元件，以更好地满足硬x射线传输模式的有效性、多样性和提升传输多模式硬x射线的性能。通过本方法设计的反射镜冷却结构在提升了硬x射线自由电子激光装置的整体性能的同时，更加促进硬x射线自由电子激光在更多学科领域内的应用，对硬x射线的发展和应用具有非常重要的意义。
1.一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，应用于反射镜，反射镜设有应力槽、冷却槽和冷却结构，所述应力槽包括上下对称的上应力槽以及下应力槽；所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述冷却槽的长度大于冷却结构长度10mm。
3.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述反射镜的光学表面的高度残差小于2nm。
4.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述反射镜的材料为单晶硅。
5.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述预设直径为8mm。
6.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述冷却结构的下部分为阶梯结构。
7.如权利要求6所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述冷却结构为无氧铜块。
8.如权利要求1所述的一种优化型反射镜热变形控制方法，其特征在于，所述第一预设距离为0.5mm，所述第二预设距离为3mm。
