Modelo térmico do sistema optomecânico M2 da linha de luz SAPÊ do Sirius / LNLS

Abstract

Os mecanismos optomecânicos em linhas de luz síncrotron requerem rigorosa análise e controle térmico. A incidência do feixe sobre o elemento óptico eleva sua temperatura, resultando em deformações no substrato devido à expansão térmica. Embora sejam da ordem de nanômetros, tais deformações podem comprometer o desempenho da linha, causando distorções nas superfícies ópticas e afetando a qualidade do feixe até a amostra na estação experimental. Assim, torna-se essencial mitigar ou eliminar esses efeitos. Um método amplamente empregado para a análise térmica desses mecanismos é o modelo de massas concentradas, que permite avaliar com precisão o comportamento térmico em regime transiente e projetar uma malha de controle eficiente. Além disso, o modelo possibilita a identificação de pontos de otimização e acelera processos iterativos de projeto. Este trabalho apresenta a formulação e aplicação desse modelo para os mecanismos do sistema M2 da linha de luz SAPÊ, contribuindo para a implementação e aprimoramento do controle térmico da linha.

Optomechanical mechanisms in synchrotron light beamlines require rigorous thermal analysis and control. The incidence of the beam on the optical element increases its temperature, leading to substrate deformations due to thermal expansion. Although these deformations are on the nanometer scale, they can compromise the beamline’s performance, causing distortions in optical surfaces and affecting the beam quality delivered to the sample at the experimental station. Therefore, it is essential to mitigate or eliminate these effects. A widely used method for thermal analysis of such mechanisms is the lumped mass model, which enables precise evaluation of the thermal behavior in transient conditions and facilitates the design of an efficient control loop. Additionally, this model allows for the identification of optimization points and accelerates iterative design processes. This work presents the formulation and application of this model to the mechanisms of the M2 system in the SAPÊ beamline, contributing to the implementation and improvement of the beamline’s thermal control.