同步辐射具有宽频谱、高亮度、高通量等优良特性，迅速发展到第三代、第四代同步辐射光源。同步辐射光源是集X射线光学、热学、力学、真空科学、机械科学、电子学等科学为一体的系统性大工程。截止2009年上海光源一期工程圆满完成，时至今日，首批7线8站已经在不同科学领域取得重大成果。根据上海光源的规划，预计将设计60多条光束线与近百个实验站。而每条光束线从光源引出到实验站都要经过单色、聚焦、准直等过程。每一个环节都需要特殊的光学元件来实现。目前，上海光源用于光束线传输的光学元件，大部分采用国内设计，国外加工的模式，这样既影响效率又影响后期维护。而目前上海光源二期光束线正在推进，并且对晶体光学元件的需求量远大于一期工程。为了使晶体加工成为上海光源一项自主的技术，为上海光源二期光束线预期完成建设任务提供保障，而且还能够为光源一期所用到的光学元件进行更新换代，还可为今后国内外的同步辐射光学元件的设计与加工给予技术支撑。于是开展本课题的研究，主要研究内容如下：分析对比了不同单色器晶体的设计理论，并知道能够解释晶体的X射线衍射的主要有运动学衍射理论和动力学衍射理论。而动力学衍射理论最适合解释单色器晶体衍射。根据动力学衍射理论，单色器晶体的衍射类型主要有Laue和Bragg衍射，并分析二者的不同之处。为了获得高能量分辨与更好的准直光，结合衍射动力学理论，利用多级衍射、晶体斜切等方法设计单晶硅Channel-cut型单色器。最后根据上海光源小角散射线站的Bonse-Hart相机系统需要，设计Channel-cut型准直晶体与分析晶体，并通过理论模拟计算晶体单色器的摇摆曲线，最后计算出准直晶体的能量分辨率。研究单色器晶体线切割成形、研磨抛光工艺。从已经很成熟的半导体及光伏产业晶片加工工艺中汲取经验，研究出适合晶体单色器的加工工艺。本课题主要研究单晶硅分光晶体的加工工艺与其定向方法。首先，研究单晶硅精确定向方法；其次，利用往复式固着金刚石线切割方式切割Channel-cut型分光晶体成形，并研究了影响线切割过程的一些工艺参数，如：金刚石的颗粒度、金刚线的疲劳程度、切割过程中的切速比，以及往复切割次数等影响晶体表面粗糙度的工艺参数。再次，研究单晶硅的机械化学研磨工艺，主要研究研磨材料的选取、研磨料的颗粒度、研磨过程中的相对速度、研磨压力，以及影响材料去除率等影响研磨质量的工艺参数。最后，再简单尝试研究晶体抛光技术，同样选择机械化学的方式，并利用金刚石与二氧化硅抛光液，聚氨酯与磨砂革抛光垫抛光单晶硅。最终实现单晶硅的塑性区域加工，得到符合光束线对单色器的设计要求。简单给出单色器晶体设计与加工完成后的重要评价参数，并研究这些评价参数的检测方法。文中提出影响单色器主要的参数，如：反射面粗糙度、反射面的面形、以及单色器晶体的摇摆曲线，和各衍射面的斜切角。结合上海光源小角散射线站设计的Bonse-Hart相机系统所设计Channel-cut型准直晶体与分析晶体，检测出该晶体单色器反射面的粗糙度、面形、摇摆曲线，和各个反射面的斜切角。通过实验检测结果与理论计算进行对比，总结单色器晶体设计与加工过程中存在的问题，并提出改进与完善的措施。