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國 家 同 步 輻 射 研 究 中 心出 國 報 告 書出 國 人 姓 名 :黃 玉 山 、 郭 錦 城 、 張 劍 虹 、 殷 廣 黔 、 傅 皇 文 、 馮 學 深 、 張世 汯 、 劉 定 國出 國 日 期 :9/25 - 10/5目 的 地 ( 國 家 、 城 市 ):澳 洲 、 墨 爾 本參 加 會 議 名 稱 或 考 察 、 研 究 訓 練 地 點 :The 10 th International Conference on Synchrotron RadiationInstrumentation (SRI2009) 及 其 satellite workshop onDevelopments in Coherent X-ray MethodsSRI2009 出 國 報 告 書 2

一 、 目 的與 國 外 同 步 輻 射 領 域 專 家 進 行 技 術 知 識 交 流 及 討 論 , 掌 握 國 際 間 研 究發 展 之 脈 動 , 亦 藉 此 會 議 平 台 呈 現 本 中 心 TPS 新 建 加 速 器 現 階 段 設計 發 展 之 成 果 。二 、 行 程2009/09/25 晚 間 出 發 , 9/26 至 布 里 斯 本 再 轉 機 至 墨 爾 本 ,9/27 註 冊 及 報到 ,9/28 ~ 10/2 參 加 SRI2009 會 議 ,10/02 ~ 10/04 參 加 周 邊 同 調 X 光會 議 , 會 議 結 束 10/5 返 回 新 竹三 、 內 容 摘 要 及 建 議 :黃 玉 山 撰本 屆 SRI2009 會 議 為 6 天 會 議 , 主 要 議 題 為 Next Generation Sources,Microscopy and Micro/Nanoprobes , Remote Access/IndustrialApplications,Beamlines & Optics,FEL Science,Insertion Devices,Imaging and Coherence,Infra-Red and Terahertz,Detectors,ExtremeConditions and Radiation Damage,Inelastic Scattering and Magnetism,Synchrotron Facilities and Research in Developing Nations,Diffractionand Scattering,Challenges in X-Ray Optics,Life and Medical Science,Storage Ring Sources , Time Resolved Applications , DiamondApplications,Spectroscopy,Nanopositioning,Hot Topics & EmerginTalents, 共 計 20 個 議 題 , 約 700 人 與 會 。緊 接 著 SRI2009 會 議 結 束 , 參 加 由 ARC Centre of Excellence forCoherent X-Ray Science 在 Melbourne 大 學 物 理 系 所 舉 辦 的 研 討會 "Developments in Coherent X-Ray Methods", 研 討 會 共 計 3 天10/02 ~ 10/04, 與 會 者 計 數 十 人 。本 人 負 責 TPS 同 調 X 光 散 射 光 束 線 的 建 造 計 畫 , 本 次 會 議 提 供 諸 多最 新 的 插 件 磁 鐵 光 源 設 計 , 光 學 設 計 製 造 技 術 , 同 調 X 光 散 射 實 驗 技術 資 料 , 獲 益 良 多 。 以 同 調 X 光 散 射 實 驗 技 術 為 例 , 為 求 光 束 線 能 引出 最 多 的 同 調 X 光 至 實 驗 樣 品 , 所 有 的 光 學 元 件 需 要 求 極 高 的 穩 定度 , 極 小 的 粗 糙 度 , 甚 至 包 括 所 有 X 光 通 過 的 真 空 隔 絕 窗 。 在 目 前 最先 進 的 技 術 裡 , 真 空 隔 絕 窗 可 使 用 拋 光 鑽 石 薄 膜 或 拋 光 Be 窗 , 高 穩定 度 的 分 光 器 , 超 低 誤 差 及 粗 糙 度 的 聚 焦 元 件 , 如 Si 聚 焦 鏡 等 , 為控 制 光 學 元 件 的 震 動 源 , 須 進 行 超 低 震 動 的 機 械 設 計 及 熱 載 冷 卻 處理 。SRI2009 出 國 報 告 書 2

殷 廣 黔 撰X 光 影 像 的 部 份 , 有 主 要 兩 個 主 題 有 關 , 第 一 個 是 星 期 一 早 上 的Microscope and Micro/Nanoprobes, 這 部 份 是 在 星 期 一 的 早 上 。 另 外一 個 部 份 是 Imaging and Coherence, 分 別 是 在 星 期 一 下 午 和 星 期 二 的早 上 。 我 的 演 講 是 在 星 期 一 的 早 上 , 演 講 的 題 目 是 液 態 環 境 養 品 匣 在X 光 影 像 顯 微 鏡 中 的 影 像 , 由 於 沒 有 人 在 目 前 這 個 波 段 嘗 試 看 液 態 中的 生 物 , 所 以 會 後 大 家 的 反 應 大 部 分 很 正 面 , 認 為 這 是 一 個 很 有 趣 的題 目 。對 於 影 像 方 面 的 發 展 , 以 全 場 式 X 光 顯 微 鏡 (TXM), 目 前 這 方 面 的 儀器 , 有 我 們 , 北 京 光 源 , 合 肥 光 源 , 美 國 史 丹 佛 光 源 , 美 國 先 進 光 源(APS), 目 前 似 乎 以 這 台 顯 微 鏡 能 做 到 的 科 學 似 乎 沒 有 令 人 很 振 奮的 , 原 因 當 然 有 很 多 , 首 先 , 這 台 能 夠 做 相 同 類 型 的 實 驗 已 經 大 部 分被 做 過 , 第 二 , 大 家 對 TXM 能 夠 達 到 的 解 析 度 極 限 以 及 能 夠 做 的 實驗 已 經 很 熟 習 , 因 此 再 拿 出 三 年 前 的 成 果 很 難 再 令 人 興 奮 , 近 來 在 影像 方 面 的 成 就 , 大 家 會 想 要 往 下 做 的 , 通 常 是 對 更 高 解 析 度 的 工 作 比較 有 興 趣 , 例 如 突 破 15nm 的 KB 鏡 , 號 稱 可 以 到 達 1nm 的 (Multi-layerLaue Lens) MLL, 更 能 吸 引 眾 人 目 光 。 因 此 , 繼 續 開 拓 能 夠 觀 察 的 樣品 , 是 一 個 很 重 要 的 工 作 。這 裡 摘 錄 幾 個 比 較 指 標 性 的 演 講 。UCSF,Carolyn Larabell。 仍 然 以美 不 勝 收 的 3D 動 畫 取 勝 , 介 紹 , 目 前 軟 X 光 的 生 物 細 胞 影 像 。 另 外 ,介 紹 X 光 自 由 電 子 雷 射 影 像 的 儀 器 。Weilun Chao, 仍 然 努 力 繼 續 推動 軟 X 光 波 帶 片 的 解 析 度 , 目 前 已 經 達 到 12nm, 但 是 仍 然 不 免 失 去光 芒 。Sebastien Boutet 介 紹 了 目 前 唯 一 正 式 運 轉 的 第 四 代 硬 X 光 的自 由 電 子 雷 射 的 運 作 情 況 。 動 畫 和 儀 器 表 現 的 非 常 漂 亮 。 歐 洲 光 源 的Peter Cloetens,Timm Weitkamp, 介 紹 了 曾 經 和 現 在 有 過 的 技 術 , 以及 未 來 對 應 ESRF 升 級 計 劃 的 願 景 。Rajmund Mokso, 介 紹 了 PSI 目前 高 速 的 3D 斷 層 掃 描 的 系 統 。Paul Tafforeau, 利 用 非 常 多 的 立 體 動畫 , 介 紹 了 X 光 影 像 在 古 生 物 學 (Paleontology) 上 面 , 以 及 昆 蟲 的 型態 上 的 立 體 鑑 定 , 充 分 的 利 用 了 斷 層 掃 描 的 優 勢 發 展 了 獨 特 的 應 用 。Rob Lewis, 介 紹 了 澳 洲 利 用 光 源 做 臨 床 實 驗 的 可 能 性 和 目 前 的 生 物實 驗 。策 略 上 應 採 取 小 而 美 路 線 經 營 TXM, 意 即 , 不 追 求 光 解 析 度 和 光 通亮 , 而 採 取 對 用 戶 需 求 改 善 樣 品 座 , 或 是 視 場 大 小 的 更 新 , 發 揮 X光 高 穿 透 力 的 專 長 。-----------------------------------------------------------------------------------------SRI2009 出 國 報 告 書 2

傅 皇 文 撰X 光 聚 焦 之 技 術 有 相 當 多 的 分 支 , 除 了 Fresnel Zone Plate 之 外 ,Multilayer Laue Lens、Nanofocusing Refractive X-ray Lenses、Backdiffracted Bent Crystal 等 等 , 但 目 標 都 是 朝 向 奈 米 等 級 的 聚 焦 , 每 一種 方 式 各 有 其 優 缺 點 及 進 展 , 其 中 大 部 份 都 依 靠 鍍 膜 技 術 , 顯 示multilayer 在 未 來 的 同 步 輻 射 重 要 性 及 其 應 用 , 國 內 鍍 膜 技 術 應 有 一定 水 準 , 未 來 應 該 開 拓 此 方 向 之 研 究 技 術 及 設 計 能 力 , 不 論 採 取 自 行研 發 或 合 作 ,Multilayer 都 能 夠 在 未 來 TPS 看 到 應 用 。 國 外 對 於 FresnelZone Plate 進 步 相 當 快 , 最 佳 外 圈 線 寬 已 達 15nm 左 右 , 對 於 X 光 及軟 X 光 顯 微 鏡 之 解 析 力 可 以 有 更 進 一 步 之 空 間 , 其 中 軟 X 光 顯 微 鏡透 過 tomography 的 方 式 可 以 觀 看 整 個 細 胞 之 結 構 , 且 空 間 解 析 力 可達 30nm, 對 於 生 物 應 用 有 相 當 大 的 潛 力 , 不 過 中 心 目 前 沒 朝 此 方 向發 展 , 實 為 可 惜 。本 人 之 反 射 儀 及 偏 振 儀 亦 與 Diamond 之 王 洪 昌 博 士 有 交 流 , 王 博 士目 前 在 Diamond 有 一 台 偏 振 儀 , 會 中 與 他 交 流 許 多 技 術 細 節 , 包 含儀 器 與 光 如 何 校 準 、 設 計 方 式 與 樣 品 量 測 。 本 人 之 反 射 儀 也 引 起 王 博士 的 興 趣 , 表 明 會 送 多 層 膜 樣 品 測 試 , 目 前 正 在 洽 談 合 作 細 節 。參 觀 澳 洲 同 步 的 行 程 中 , 了 解 到 振 動 其 實 影 響 很 大 , 每 一 台 DCM 之液 態 氦 冷 氣 管 都 有 獨 立 之 柱 子 支 稱 , 可 以 隔 絕 振 動 , 其 他 還 有 很 多 絕振 方 式 , 大 部 份 跟 中 心 內 現 行 之 絕 振 無 太 大 差 別 , 其 他 還 有 高 熱 載 狹縫 是 未 來 TPS 可 參 考 的 範 本 , 其 設 計 理 念 與 中 心 內 馮 學 深 博 士 的 想法 相 去 不 遠 , 目 前 可 承 受 10,000 瓦 以 上 的 總 熱 量 。-----------------------------------------------------------------------------------------1. 光 束 線 系 統馮 學 深 撰在 會 中 , 新 近 開 放 的 光 束 線 , 如 SOLEIL 之 軟 X 光 束 線 , 在 樣 品 光斑 大 小 約 35 μm×20μm( 計 算 值 )。 在 新 一 代 的 光 源 , 光 斑 大 小 在 50μm以 內 , 已 成 為 常 態 。 而 Wolter 光 學 元 件 引 入 , 可 改 善 離 軸 (off axis)光 學 系 統 的 像 差 現 像 , 可 有 效 地 優 化 縮 像 系 統 。 以 SOLEIL 之 軟 X光 束 線 為 例 , 利 用 Wolter 光 學 元 件 , 令 水 平 方 向 500μm 大 小 之 光 源 ,SRI2009 出 國 報 告 書 2

在 樣 品 位 置 上 縮 小 至 50 μm。而 由 於 鏡 子 研 磨 及 測 量 技 術 的 改 善 , 以 及 Zone plates 製 作 水 準 的 提升 , 現 時 無 論 使 用 K-B 鏡 組 或 Zone plates, 光 斑 皆 可 縮 小 至 30nm 以下 。 目 前 已 著 眼 於 如 何 突 破 繞 射 極 限 的 限 制 , 可 使 光 斑 縮 小 至 10nm以 下 。2. DIAMOND 及 SOLEIL, 皆 有 建 立 為 光 學 測 量 及 偵 測 器 研 發 而 建 造的 專 屬 光 束 線 ,DIAMOND 以 DCM 為 基 礎 , 專 攻 硬 X-ray。SOLEIL則 在 同 一 出 光 口 , 建 立 兩 分 支 線 , 光 譜 涵 蓋 VUV 至 硬 X-ray。b. 偵 測 器1. COMS 偵 測 器 成 為 主 流 漸 有 替 代 CCD 之 趨 勢 。 以 DECTRIS 公 前的 PILATUS 系 列 的 2D 偵 測 器 為 例 , 配 合 高 速 之 CMOS 放 大 器 , 可使 用 single-photon-counting 工 作 模 式 , 大 幅 提 高 偵 測 之 靈 敏 度 。 而 能量 之 解 析 度 達 500eV.2. Superconducting Tunnel Junction (STJ) Array detector: 由 於 Si 的 偵 測器 其 能 隙 (Band Gap Energy) 在 3 eV 以 上 , 偵 測 器 的 能 量 解 析 力 難 以降 低 , 而 STJ 之 能 隙 可 低 至 meV, 故 以 STJ 為 基 礎 之 偵 測 器 其 能 量解 析 度 在 軟 X 光 區 可 達 10-20eV, 在 ALS 的 光 束 線 上 , 使 用 此 類 型之 偵 測 器 偵 測 軟 X 光 螢 光 光 譜 , 在 無 任 何 分 光 元 件 下 , 清 楚 分 辨K-edge 之 C、N、O, L-edge 之 Fe 、Ni 及 L II , L III 之 Mn, 而 其 濃 度 可低 至 3100 ppm.參 觀 澳 洲 同 步 輻 射 中 心 , 印 象 最 深 刻 的 是 其 光 束 線 控 制 的 自 動 化 程 度極 高 。1. 大 部 份 的 光 學 元 件 的 控 制 已 經 馬 達 化2. 使 Hexapod 架 構 作 為 鏡 子 的 控 制 機 構 , 而 非 傳 統 的 x-y-z 台 座 與轉 動 台 座 的 組 合 , 而 SLS 新 近 的 ADRESS 亦 選 用 此 型 控 制 機 構 作 再聚 焦 系 統 之 控 制 。 據 說 Hexapod 架 構 之 穩 定 性 及 可 重 現 性 極 高 , 缺 點是 各 運 動 方 向 相 耦 合 , 故 必 需 使 用 電 腦 控 制 。3. 其 光 束 線 之 液 氮 冷 卻 系 統 完 全 是 Turn-key 系 統 , 可 大 幅 減 少 維 護人 力 。-----------------------------------------------------------------------------------------郭 錦 城 撰SRI2009 出 國 報 告 書 2

這 次 參 加 SRI2009 主 要 任 務 是 口 頭 報 告 ” 台 灣 光 子 源 TPS 的 現況 ”,SRI 每 三 年 舉 行 一 次 , 前 次 2006 年 在 韓 國 舉 行 ,TPS 計 畫 已 經報 告 過 。 經 過 三 年 ,TPS 已 進 入 工 程 建 造 階 段 , 科 學 研 究 主 題 已 選 定 ,光 束 線 設 計 已 成 型 , 藉 此 機 會 報 告 近 況 讓 與 會 者 瞭 解 。新 光 源 的 報 告 包 括 美 國 SLC 的 LCLS X-FEL 試 俥 結 果 、 德 國DESY 的 X-FEL 及 PETRA III、 日 本 SPring-8 的 X-FEL 計 畫 、 日 本KEK 的 Recovery Linac 計 畫 、 義 大 利 的 FERMI-FEL 計 畫 、LynceanTechnologies 的 Compact Light Source (CLS) 進 展 。 儲 存 環 新 光 源 報 告包 括 歐 洲 ESRF 更 新 計 畫 、 德 國 PETRA III 試 俥 結 果 、 美 國 APS 的 更新 計 畫 、 瑞 典 MAX IV 新 光 源 進 展 (3 GeV, 530m + 1.5GeV, ~ 90 m,MAX II 搬 遷 過 來 )、 韓 國 PLS-II 更 新 計 畫 、 美 國 NSLS-II 新 光 源 的相 關 儀 器 研 發 以 及 我 國 TPS 現 況 。X-FEL 已 經 成 功 的 建 造 , 此 新 的 科 研 利 器 有 待 科 學 家 善 加 利用 , 以 探 討 科 學 新 領 域 。 此 次 研 討 會 有 許 多 主 題 討 論 如 何 建 構 新 光 束線 、 新 偵 檢 器 、 新 分 析 方 法 等 等 , 以 便 充 分 展 現 新 光 源 的 價 值 。儲 存 環 新 光 源 朝 更 小 Emittance、 更 高 亮 度 、 更 多 Insertion Device等 方 向 發 展 (CLS 除 外 ), 新 ID 技 術 發 展 也 有 不 少 報 告 。 綜 觀 之 , 光束 線 與 END STATION 議 題 仍 是 主 軸 。此 次 也 參 觀 澳 洲 光 源 , 經 過 兩 年 多 運 轉 , 澳 洲 光 源 正 積 極 建 構 周邊 設 施 、 擴 建 光 束 線 與 科 學 題 目 、 以 及 加 速 器 研 發 等 , 企 求 更 佳 成 績 。-----------------------------------------------------------------------------------------關 注 重 點 在 TPS 光 束 線 建 造 的 元 件1. 會 議 關 注 的 議 題Diamond ApplicationNanopositioning張 劍 虹 撰在 Diamond 應 用 方 面 , 有 Window、Filter、Crystal 及 Screen,均 是 利 用 Diamond 高 熱 傳 導 、 高 強 度 及 低 熱 膨 脹 的 性 質 。TPS 的光 束 線 因 有 高 的 熱 密 度 , 勢 必 採 用 Diamond 作 為 多 項 原 件 的 基 材 。至 於 在 Nanopositioning 的 方 面 , 是 用 weak link 的 方 式 加 工 成 各 式線 性 及 旋 轉 的 機 構 , 取 代 線 性 滑 軌 及 迴 轉 軸 承 , 增 加 機 構 的 穩 定性 , 以 達 到 奈 米 級 的 精 度 。SRI2009 出 國 報 告 書 2

2. 與 下 列 廠 商 討 論 該 公 司 的 光 束 線 相 關 產 品A. 與 Bruker ASC 公 司 Wolfgan Diete 討 論 關 於 QBPMB. 與 FMB-Oxford 公 司 Robert Russell、Scott Mowat 討 論 關 於 QBPMC. 與 FMB-Berlin 公 司 Uwe Schneck 討 論 關 於 Four blades BPMD. 與 IDT 公 司 Paul Murrary 討 論 關 於 High heat load slitsE. 與 JJ X-ray 公 司 Karsten Joensen 討 論 關 於 UHV X-ray slitsF. 與 TOYOMA 公 司 Toshiyuki Takayanagi 討 論 關 於 Mirror chambersystem其 中 QBPM 有 多 家 供 應 商 且 發 展 完 整 及 成 熟 , 我 們 買 來 使 用 即可 。 而 High heat load slits 須 針 對 TPS 的 光 源 設 計 且 IDT 的 報 價 為 70K英 鎊 高 於 自 製 的 費 用 100 萬 以 內 甚 多 , 應 可 自 行 發 展 。 至 於 JJ X-ray公 司 的 UHV X-ray slits 報 價 在 45000 美 元 之 間 價 格 稍 貴 , 且 我 們 已 有同 功 能 的 自 製 品 , 目 前 安 裝 在 BL07A 光 束 線 , 成 本 在 60 萬 台 幣 以 內 ,應 可 繼 續 發 展 及 改 良 。3. 參 觀 澳 洲 同 步 輻 射 設 施澳 洲 同 步 輻 射 設 施 的 運 轉 能 量 和 台 灣 TPS 相 同 , 均 是 3GeV。 在光 束 線 元 件 安 排 及 輻 射 防 護 上 有 許 多 可 以 參 考 的 地 方 。 其 光 束 線 基 本上 都 是 委 外 設 計 與 建 造 , 承 包 廠 商 包 括 歐 洲 三 大 光 束 線 建 造 公 司FMB-Oxford( 英 國 )、IDT( 英 國 ) 及 Bruker ASC( 德 國 )。 我 們向 IDT 的 Paul Murrary 詢 問 ID 光 束 線 的 委 外 建 造 費 用 , 不 含Cryo-cooler、Hutch 及 Endstation, 一 條 ID 光 束 線 的 建 造 報 價 大 約 在壹 百 二 十 萬 與 壹 百 五 十 萬 英 鎊 之 間 。 現 場 觀 察 IDT 建 造 的 ID 光 束線 , 元 件 從 上 游 到 下 游 , 包 括 Cooling mask、high heat load slits、Radiation collimator、cooled screen、DCM、QPBM、Mirror system、shutter 及 Beryllium window 等 均 是 該 公 司 的 標 準 元 件 , 並 無 特 別 之處 。 不 過 該 公 司 的 QBPM 放 在 一 座 像 金 字 塔 的 大 理 石 之 上 , 應 是 為了 減 震 的 原 因 。 相 較 於 IDT 的 建 造 費 用 , 我 們 自 建 不 含 Cryo-cooler、Hutch 及 Endstation 的 ID 光 束 線 約 需 4000~5000 萬 台 幣 。在 輻 射 防 護 屋 (Hutch) 的 建 造 方 面 ,ALS 是 以 模 組 化 的 方 式 施工 。 其 每 一 塊 三 明 治 式 的 鉛 板 是 以 平 面 的 方 式 製 作 , 而 不 是 彎 成 ㄇ 字型 。 在 兩 片 相 鄰 的 板 子 間 , 以 一 ㄇ 字 型 條 作 為 搭 接 的 遮 蔽 , 防 止 輻 射外 洩 。 這 種 做 法 較 TLS Hutch 的 施 工 法 簡 易 , 而 且 因 板 子 不 用 彎 成 ㄇ字 型 , 間 接 減 少 牆 面 的 厚 度 , 增 加 內 部 空 間 。SRI2009 出 國 報 告 書 2

另 外 ALS 在 元 件 的 支 架 及 調 整 機 構 上 , 較 TLS 的 為 簡 便 及 穩 固 , 可以 做 為 我 們 建 造 光 束 線 的 參 考 。-----------------------------------------------------------------------------------------劉 定 國 撰綜 觀 此 次 與 會 所 發 表 之 光 束 線 中 , 其 中 令 人 值 得 注 意 的 是 在 下 列同 步 設 施 中 針 對 Macromolecular crystallography 或 Proteincrystallography 皆 有 發 表 新 建 或 升 級 優 化 之 光 束 線 , 在 此 次 的 分 類 中比 重 相 當 高 , 熱 門 之 程 度 可 見 一 斑 , 顯 示 此 領 域 亦 為 各 設 施 之 重 點 方向 。2.5GeV- PF, BSRF(2.2-2.5GeV)3GeV –Australian Synchrotron, DLS, NSLS-II, MAX-IV, ALBA3.5GeV- SSRF6GeV- ESRF, PETRA-III7GeV- APS8GeV- SPRING-8上 述 類 型 之 光 束 線 , 依 目 前 的 發 展 , 聚 焦 大 小 約 在 5-200μm 之間 , 對 於 此 聚 焦 條 件 而 言 , 光 束 線 設 計 多 數 採 用 雙 晶 體 單 光 儀 及 KB光 學 鏡 組 合 。 在 APS,GM/CA-CAT 光 束 線 已 經 發 展 使 用 1μm 大 小光 束 來 解 析 small crystals 及 樣 品 輻 射 損 害 研 究 , 其 Intensity stability可 達 到

個 人 目 前 正 著 手 於 TLS 製 藥 光 束 線 設 計 建 造 及 TPS Phase I 其 中一 條 Micro-focus PX 光 束 線 的 設 計 , 此 次 的 出 訪 , 可 於 短 時 間 內 , 快速 累 積 設 計 概 念 , 並 與 相 關 人 員 進 行 討 論 釐 清 問 題 點 , 實 有 助 益 於 充實 現 階 段 工 作 之 知 識 。 順 帶 一 提 , 德 國 ANKA 一 位 Dr. SondesTrabelsi-Bauer 已 自 行 研 發 一 套 功 能 不 亞 於 目 前 計 算 光 束 線 軌 跡 模 擬之 軟 體 , 名 為 XTRACE, 用 於 該 設 施 之 光 束 線 , 已 得 到 驗 證 其 模 擬計 算 及 試 車 實 測 結 果 幾 近 相 符 。另 外 , 此 次 與 DLS 有 關 NOM(Nanometer Optical Metrology) 人 員討 論 得 知 目 前 該 設 施 中 已 建 立 可 量 測 1700m 長 之 大 型 光 學 量 測 設備 , 其 解 析 度 可 達 20 nrad, 再 現 性 將 近 0.25nm (rms), 為 目 前 世 界 最高 之 性 能 。 因 應 中 心 TPS 2013 年 出 光 之 時 程 , 並 能 配 合 用 戶 所 提 出之 實 驗 要 求 , 其 光 學 鏡 規 格 勢 必 將 更 加 嚴 謹 , 應 及 早 規 劃 升 級 光 學 實驗 室 , 以 求 有 能 力 鑑 定 廠 商 製 作 之 光 學 鏡 符 合 規 格 , 一 方 面 也 將 有 助於 日 後 研 發 鍍 膜 品 質 亦 或 光 學 鏡 除 碳 技 術 優 劣 之 診 斷 。最 後 參 訪 澳 洲 同 步 輻 射 設 施 中 , 對 於 現 場 工 作 環 境 的 規 劃 、 整 齊整 潔 、 乾 淨 明 亮 , 留 下 了 深 刻 的 印 象 , 此 次 將 與 同 仁 分 享 相 關 光 束 線及 實 驗 站 硬 體 建 造 、 內 部 規 劃 等 多 處 巧 思 設 計 ‧-----------------------------------------------------------------------------------------張 世 汯 撰在 SRI2009 會 議 中 ”Diamond Applications” 與 ”X-Ray OpticsChallenges” 兩 單 元 和 光 束 線 小 組 現 有 工 作 的 直 接 相 關 性 較 高 , 故 這兩 單 元 心 得 分 述 如 下 。一 、Diamond Applications 單 元在 ”Diamond Applications” 這 個 主 題 中 廣 泛 討 論 鑽 石 在 同 步 輻 射 上 的應 用 , 目 前 最 多 的 應 用 有 如 下 四 種 不 用 的 鑽 石 :A. p-CVD Diamond:filters, windowsB. sc-CVD Diamond:maybe phase plates, detectorsC. HPHT type Ib:phase platesSRI2009 出 國 報 告 書 2

D. HPHT type IIa:monochromators, beam splitters, high-quality phaseplates其 中 CVD 鑽 石 薄 片 / 膜 是 品 質 良 好 的 X 光 傳 送 元 件 , 可 以 用 在 同 調 X光 的 應 用 , 可 應 用 在 光 束 位 置 偵 測 與 熱 負 載 元 件 ;IIa 鑽 石 可 應 用 於單 光 器 上 而 有 較 好 的 光 束 品 質 與 穩 定 , 此 類 型 的 鑽 石 有 較 大 的 尺 寸 、較 低 的 瑕 疵 、 較 佳 的 表 面 拋 光 、 較 好 的 熱 接 觸 與 低 張 力 與 整 個 晶 面 有較 小 的 傾 斜 角 等 優 點 , 這 些 鑽 石 良 好 的 特 性 可 應 用 在 未 來 TPS 光 束線 元 件 之 中 , 而 目 前 TPS 標 準 光 束 線 元 件 使 用 鑽 石 有 filter、window、high heat load slit、screen 與 PBPM 等 元 件 。二 、X-Ray Optics Challenges 單 元在 ”X-Ray Optics Challenges” 這 個 單 元 中 分 如 下 四 大 主 題 :A. Challenges in metrologySlope 的 量 測 將 致 力 於 準 確 度 高 於 0.01μrad RMS 的 規 格 上 。寬 大 空 間 與 波 長 範 圍 的 干 涉 儀 應 用 於 量 測 光 學 鏡 面 高 度 。波 長 的 量 測 與 即 時 波 前 的 校 正 。B. Challenges in FabricationC. Integration of fabrication and metrologyD. New optics四 大 主 題 中 彼 此 間 有 相 互 的 因 果 關 係 的 , 比 如 由 於 新 實 驗 的 需 求 而 有第 四 項 主 題 New optics 的 設 計 。 因 此 我 們 需 掌 握 New optics 的 種 類 、規 格 與 設 計 上 的 應 用 , 這 些 方 面 是 組 內 可 視 未 來 設 計 的 需 要 再 收 集 資料 加 強 設 計 上 各 種 可 能 性 。由 New optics 的 使 用 我 們 自 身 需 有 如 第 二 項 主 題 量 測 的 能 力 , 會 議 中和 與 會 的 其 他 人 員 討 論 後 了 解 到 , 如 果 我 們 沒 有 建 立 高 規 格 量 測 能力 , 無 法 將 量 測 回 饋 結 果 給 光 束 線 設 計 作 良 性 循 環 , 進 而 將 光 束 線 推向 尖 端 化 的 設 計 , 而 未 來 對 於 New optics 將 只 能 受 限 於 使 用 目 前 成 熟的 商 品 化 產 品 。 目 前 NSRRC 光 學 元 件 的 量 測 設 備 雖 已 有 部 份 之 基礎 , 但 對 於 TPS 尖 端 光 束 線 的 光 學 元 件 所 對 應 之 規 格 大 部 份 都 無 法滿 足 。第 三 項 主 題 製 作 New optics 的 能 力 也 很 重 要 , 但 在 這 方 面 目 前 NSRRC的 基 礎 與 人 員 尚 嫌 不 足 。 所 以 與 其 它 單 位 合 作 開 發 我 們 所 需 的 opticsSRI2009 出 國 報 告 書 2

較 能 符 合 目 前 的 現 況 , 之 後 再 視 中 心 政 策 將 人 力 與 設 備 再 作 規 劃 與 調整 可 能 是 較 好 的 策 略 。在 Mirror optics 方 面 特 別 集 中 討 論 K-B Mirror optics, 因 為 K-B Mirroroptics 有 achromatic optic、 高 於 90% 的 high efficiency、500μm 的 largeaperture、10~500mm long working distance 等 優 點 , 可 作 為 我 們 TPS許 多 光 束 線 設 計 的 主 要 光 學 元 件 之 一 。最 後 本 單 元 有 如 下 五 項 的 重 要 結 論 :現 在 metrology 與 fabrication 的 技 術 與 廣 泛 地 應 用 與 開 發 , 而 且 在 硬X 光 的 光 學 元 件 上 將 可 達 1nm (PV) 的 準 確 度 。A. 各 單 位 的 量 測 設 備 將 以 共 同 的 標 準 來 做 校 正 。B. 即 使 的 波 前 量 測 技 術 將 成 為 一 個 標 準 量 測 技 術 。C. 光 學 鏡 面 能 達 到 10nm 的 成 像D. 急 劇 變 化 曲 率 的 光 學 元 件 仍 然 是 一 個 有 挑 戰 的 主 題 。SRI2009 出 國 報 告 書 2