Źródło

Źródłem fotonów dla linii jest magnes zakrzywiający. Na Rysunku 1 pokazana jest maksymalna gęstość strumienia promieniowania w funkcji energii fotonów emitowana przez źródło.

Rysunek 1.  (lewy wykres) Gęstość strumienia emitowanego przez źródła z magnesu zakrzywiającego (Solaris, MaxIV, APS). Ramka określa zakres energii dostępny na linii PIRX. (prawy wykres) Zbliżenie dla gęstości strumienia fotonów emitowanego z magnesu zakrzywiającego w Solaris w zakresie energii 100-2000 eV.

Parametr	Wartość
Energia elektronów (GeV)	1,5
Energia krytyczna (keV)	1,96
Pole magnetyczne (T)	1,309
Promień zakrzywiający (m)	3,822
Zintegrowana moc całkowita (W/mrad)	9,32
Pionowy rozmiar źródła (μm)	30 (σ)
Poziomy rozmiar źródła (μm)	44 (σ)

Tabela 1: Parametry źródła na magnesie zakrzywiającym Solaris.

Optyka

Szczeliny pierwsze definiują centralną część stożka promieniowania. Profil wiązki dostarczanej na linię (przed lustrem M1) jest przedstawiony na Rysunku 2. 
Optyka linii akceptuje 1,5 mrad poziomo i 1 mrad pionowo, co odpowiada kolejno 14 mm i 9 mm na pokazanych poniżej skanach profili wiązki.

Rysunek 2. Profil stożka promieniowania dostarczany do linii pomiarowej (lewy wykres) poziomy i (prawy wykres) pionowy. Czerwone linie reprezentują zakres akceptowany przez elementy optyczne linii.

Linia składa się z szeregu elementów optycznych (luster i siatek dyfrakcyjnych (patrz Tabela 2 i Rysunek 3) oraz szeregu przesłon które ograniczają i definiują stożek promieniowania synchrotronowego.

Rysunek 3. Schemat linii pomiarowej.

Cechy	Jedn.	M1(CM)	M2(PM)	GR1	GR2	M3(FM)	M4(RFM)
Kształt		Toroid	Płaskie	Płaskie	Płaskie	Cylindryczne	Toroid
Funkcja		Kolimujące	-	-	-	Skupiające	Skupiające
Położenie	[m]	10	13,1	13,4	13,4	15	24,9
Odległość od źródła poziom/pion	[m]	10/10	-	-	-	-/∞	2,4/2,4
Odległość obrazu poziom/pion	[m]	12,5/∞	-	-	-	-/7,5	1,6/1,6
Całkowity kąt odbicia	[°]	176	169-180	169-180	169-180	176	177
Rozmiar powierzchni optycznej/geometrycznej	[mm]	430 x 20/ 480 x 40	380 x 30/ 400 x 40	190 x 30/ 200 x 40	190 x 30/ 200 x 40	300 x 30/ 320 x 40	120 x 20/ 150 x 26
Materiał		Si	Si	Si	Si	Si	Si
Warstwa wiążąca/pokrywająca		Cr / Au	Cr / Au	Cr / Au	Cr / Au	Cr / Au	Cr / Au
Promień styczny	[mm]	318 112	-	-	-	-	73 512
Promień strzałkowy	[mm]	699,4	-	-	-	524,2	50,28
Błąd nachylenia stycznego	[ μrad ]	1,01	0,50	1,1	0,7	0,89	0,99
Błąd nachylenia strzałkowego	[ μrad ]	4,24	1,81	0,7	0,7	2,14	7,26
Gęstość linii		-	-	800	1 600	-	-
Stosunek szerokości rowka do okresu		-	-	0,64	0,68	-	-

Tabela 2. Parametry elementów optycznych linii pomiarowej.

Lustro kolimujace (CM) jest toroidem, który przekształca rozbieżną wiązkę ze źródła w wiązkę równoległą w płaszczyźnie pionowej (dyspersyjnej). Zwierciadło akceptuje stożek promieniowania ze źródła szeroki na 1,5 mrad. Lustro CM skupia również wiązkę w płaszczyźnie poziomej w szczelinach wyjściowych (exit slits – ES). Jest ono zamknięte w klatce ochrony radiologicznej (ang. hutch) z ołowianymi ścianami ze względów bezpieczeństwa radiacyjnego. Wybrany projekt optyki jest oparty na monochromatorze z płaską siatką pracującym z wiązką skolimowaną (collimated Plane Grating Monochromator – cPGM). Taka geometria optyczna pozwala na optymalizację pod kątem uzyskania wysokiej intensywności promieniowania i/lub wysokiej rozdzielczości w szerokim zakresie energii poprzez operowanie ze zmiennym parametrem C_ff.
Wiązka fotonów jest skupiana pionowo w szczelinach wyjściowych przez lustro cylindryczne – FM. Monochromatyczne źródło w szczelinach wyjściowych jest skupiane ponownie w miejscu próbki za pomocą lustra toroidalnego – RM z współczynnikiem pomniejszenia 1,5:1.
Obecnie w cPGM zainstalowane są dwie siatki dyfrakcyjne z 800 i 1600 linii/mm, obie z profilem laminarnym.

Możliwa jest rozbudowa o drugą gałęzi do tej linii eksperymentalnej poprzez wstawienie dodatkowej optyki skupiającej. Druga gałąź będzie posiadać własne szczeliny wyjściowe i lustro skupiające.

Parametry wiązki fotonów zostały scharakteryzowane poprzez pomiar jonizacji gazów (Ar, N₂ i Ne). Rysunek 4. przedstawia wyniki odwrotności zdolności rozdzielczej (ang. resolving power RP) w funkcji otwarcia pionowych szczelin wyjściowych. Możemy podsumować, że uzyskaliśmy teoretyczną wartość odwrotności zdolności rozdzielczej, która wynosi 4000 lub więcej.

Rysunek 4. (górny rząd) Trzy eksperymentalne widma absorpcji promieniowania rentgenowskiego gazów: od lewej na krawędzi K dla Ar, N₂ i Ne. (dolny rząd) Odwrotność zdolności rozdzielczej w funkcji otwarcia szczeliny wyjściowej dla trzech gazów, uzyskana przez dopasowanie zmierzonych widm.

Całkowity strumień fotonów w miejscu próbki został zmierzony za pomocą fotodiody typu AXUV (patrz Rysunek 5.). Ze względu na geometrię pracy zwierciadła CM i FM (całkowity kąta odbicia wynosi 176°) widoczne jest charakterystyczny spadek intensywności dla fotonów o wysokiej energii w stosunku do widma fotonów emitowanych ze źródła.

Rysunek 5. Eksperymentalne krzywe intensywności stożka promieniowania mierzone na fotodiodzie z 400 mA prądu w pierścieniu akumulacyjnym w miejscu próbki ze szczeliną wyjściową 0,050 mm dla dwóch siatek dyfrakcyjnych z optymalną dla intensywności wartością współczynnika C_ff, odpowiednio dla siatki 800 l/mm (czarna) i 1600 l/mm (czerwona). Pierścień pracuje w trybie zaniku prądu elektronów zwykle z wartością prądu w zakresie 450-300 mA.