X射线粉晶衍射在新功能材料探索中的一些应用

1912年发现的晶体X射线衍射现象标志着现代晶体学的诞生,对近代物理学乃至整个科学领域的发展都产生了极为深刻的影响。X射线粉晶衍射将结构分析拓展到多晶材料,成为物理学、化学和材料科学重要的研究手段。文章结合作者在硼酸盐及铁基超导体研究领域的典型工作,介绍了X射线粉晶衍射在新型功能材料探索中的一些应用。随着新方法和新技术的不断出现和完善,相信未来X射线粉晶衍射在新材料探索和其他应用领域将起到越来越重要的作用。     

微束斑X射线源及X射线光学元件

高质量的X射线源,尤其高亮度的微纳束斑X射线源是现代X射线光学高清晰成像最为关键的部件之一,在工业无损探伤、生命科学、材料科学等科学研究和实际应用中具有重要的意义。简单介绍了微束斑X射线源的产生方法及发展历史,并对微束X射线光学涉及到的聚焦X射线光学元件（如X射线掠入射反射镜、布拉格法反射镜、多层膜反射镜、多层膜光栅、X射线波带片、毛细管聚焦透镜和复合折射透镜等）的主要特点作了简要的系统介绍。最后展望了微细束X射线在微纳检测与分析等方面的应用前景。     

一种X射线聚焦光学及其在X射线通信中的应用

基于栅控脉冲发射X射线源与单光子探测技术的X射线通信已经实现了实验室语音通信验证,并对通信系统的误码率性能进行了分析,为探索未来X射线深空应用打下了坚实的基础.针对目前X射线通信面临的信号发散角大、通信距离短、难以实现工程化应用的情况,迫切需要对X射线通信天线系统进行深入研究.为了提高信号增益、增大X射线通信的距离,提出了多层嵌套式X射线聚焦光学作为X射线通信的"收发天线",理论分析了X射线聚焦光学用于X射线通信"收发天线"的可行性,分析了X射线聚焦光学的理论基础与结构设计,对"发射天线"发散角、"接收天线"有效面积与焦斑尺寸、信号增益等性能做了探讨.结果表明:在信号发射端,"天线"的发散角为3 mrad左右,发射增益23 d B;在信号接收端,"接收天线"的有效面积5700 mm2@1.5 keV,焦斑直径为4.5 mm,接收增益为25 d B,通信系统总的增益可达48 d B.     

表面特征与软X射线掠入射光学散射

介绍了短波段掠入射表面散射线性模型,并且根据这个理论,分析计算了不同的表面特征对软X射线掠入射光学散射特性的影响。实验发现:随着粗糙度的增加、自相关长度的减小,软X射线掠入射光学散射越来越严重。     

软X射线相位型聚焦波带片的研制

软X射线波带片是软X射线光学中聚焦、色散和成像的重要元件。以激光全息-离子束刻蚀技术制作金的振幅型软X射线聚焦波带片,以此为掩模,利用接触式同步辐射光刻和离子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上,分别制作出了镍和锗的软X射线相位型聚焦波带片。     

空间带电粒子对X射线通信信噪比的影响

针对空间粒子环境对X射线通信系统的影响,分析了空间带电粒子,尤其是高能电子与X射线通信的收发天线——多层嵌套式X射线聚焦光学相互作用产生荧光X射线的过程;使用蒙特卡洛软件MCNP仿真了电子与聚焦光学相互作用,产生荧光X射线光子的量子效率;建立了电子枪与多层嵌套式X射线聚焦光学相互作用的数学模型并搭建相关实验平台,使用具有高能量分辨率的硅漂移探测器实测了荧光X射线的数量和能量分布,计算了荧光X射线光子对X射线通信系统信噪比的影响.实验与计算结果表明:在入射电子流量为1×108 cps/cm2/s量级,能量1~20keV时,X射线通信系统的信噪比优于15.1dB.多层嵌套式X聚焦光学可以有效地滤除空间电子对X射线通信的干扰,提高信号增益.     

晶体X射线衍射的发现及其深远影响

 2002年和2003年分别是劳厄(MaxVonLaue)发现晶体X射线衍射和布喇格(W.L.Bragg)建立布喇格方程90周年。劳厄和布喇格的发现是20世纪物理学意义深远的大事。一、X射线的发现1895年11月8日德国维尔茨堡大学校长伦琴在做阴极射线实验时,发现了一种看不见的射线从管中阴极射线轰击的那个电极发射出来,经过一个多月全神贯注的实验探索,终于确认这是一种新的射线---X射线。     

发展中的宇宙射线天文学

1962年,罗西等人在火箭上放置了几个薄云母窗盖革计数器,本想研究太阳辐射引起的月面荧光X射线,然而观测的结果,却意外地发现,在银河系中心方向有一个奇特的能发射X射线的星体——天蝎座X-1.它发射X射线的木领十分巨大,其X射线辐射功率竟比太阳各种辐射功率的总和还大上千倍.天蝎座X-1的发现,揭开了天文学发展史上新的一页.从此,天文观测开始出现了一个崭新的发展方向.十多年来,已取得了很多重要的进展. 一、从光学天文到全波天文 六十年代以来,随着人造卫星、探空火箭和大型气球等运载工具的发展,突破了大气屏障.同时,把粒子探测技术不…     

生物样品的软X射线显微成象

软X射线显微术最适合于自然状态下生物样品的高分辨率成象。在过去十年中软X射线显微成象技术在世界范围内得到了迅速的发展。本文扼要地讨论了软X射线显微成象的衬度机制和高分辨率X射线光学的基本原理,并且综述介绍各种软X射线显微成象方法以及它的发展和前景。     

生物样品的软X射线显微成象

软X射线显微术最适合于自然状态下生物样品的高分辨率成象。在过去十年中软X射线显微成象技术在世界范围内得到了迅速的发展。本文扼要地讨论了软X射线显微成象的衬度机制和高分辨率X射线光学的基本原理,并且综述介绍各种软X射线显微成象方法以及它的发展和前景。     

漫谈发展中的X射线光学

在伦琴发现X射线的最初几年里,人们满以为能用处理可见光的一般办法使X射线聚焦和成象,但是他们很快就意识到这个问题是非常棘手的.因为,常见的光学器件(如反射镜、■镜和透镜等)是利用光在媒质界面产生明显的反射和折射效应来使可见光聚焦乃至成象的,然而X射线的波长很短(10-4     

2002年度诺贝尔物理奖

对2002年度的诺贝尔物理奖和中微子天文学以及一些相关的有趣问题作了比较详细的介绍。介绍了太阳中微子短缺之谜以及长达三四十年的奋斗历程;SN1987A中微子的发现以及最近太阳中微子短缺之谜的解决。还介绍了X射线天文学的发现和进展。现在,X射线天文学已经发展成为可与光学天文学、射电天文学媲美的一门举足轻重的学科。     

探究微观世界的新方法——X射线傅里叶变换鬼成像

<正>自1914年Max Laue发现X射线晶体衍射后,X射线晶体学已经成为人类探索微观世界的强大工具,如生物分子结构和纳米材料研究等~([1—3])。然而,很多重要分子材料的结构信息,如膜蛋白,仍然难以得到,因为这些材料很难生长为较     

X射线干涉现象的发现

1914年诺贝尔物理学奖授予了麦克斯·冯·劳埃,以表彰他发现X射线在晶体中的衍射。这是从公布成果到获奖时间间隔最短的物理学发现之一。 自从X射线发现以来,为了弄清它的性质,物理学家曾做过大量的实验和多方面的研究。尤其努力寻找过干涉和衍射现象,以便确定它是波动现象还是某种微粒流。1912年前后的慕尼黑大学,拥有著名的理论物理学家索末菲,发现X射线的实验物理学家伦琴,以及以研究晶体分子结构而闻名的结晶学家格罗特教授。正是在他们的影响下,这里的物理学家们集中精力研究晶格点阵结构概念,研究X射线的波动性质。1909年,由于研究光在平面平行薄片上的干涉理论而获哲学博士学位的劳埃来到了这里,开始进行X射线性质的研究。 1912年9月的一个夜晚,索末菲的学生厄瓦尔德拜访了劳埃,向他请教自己在思考索末菲提出的“电磁波、可见光波受到晶体内规则排列原子的散射”的问题时碰到的困难。劳埃从事了多年的光学研究工作,被认为是深知这些问题的专家,在交谈过程中,劳埃突     

软X射线显微术

一、引 言 X射线作为一种显微工具已研究多年,且早有介绍[1].但以前的研究大多使用波长在0.1-1nm的较硬的X射线,这主要是受到X射线光源的限制.硬X射线与物质作用比较复杂,不利于得到好的衬度.七十年代以来,同步辐射光源的发展,提供了具有高强度的连续可调波长的软X射线光源.软X射线显微术(波长范围大约在 1—10 nm)具有电子显微术所不具备的优点,尤其是在研究生物物质(特别是活的物质)及轻元素方面.因此,近年来X射线显微术的研究重新活跃起来,而且软X射线光学也有了新的发展.现在使用软X射线光学直接成像的分辨率已经超过光学显微镜的分…     

激光软X射线高速显微技术的现状与发展

软X射线显微技术可使活的生物样品成象。与电子显微镜相比,它具有低的损伤和强的穿透能力,而且分辨率高于光学显微镜。利用“水窗”波段的X射线(0.28-0.53 keV),样品可以在其自然状态下或有培养物的环境下成象。与电子显微镜有关的一些样品准备程序(如固定、脱水、着色等等)都可以避免。它在光学和电子显微镜之间是一个重要的补充。本文阐述了软X射线显微技术的原理、类型和未来的发展。     

基于X射线近场散斑的波前检测技术研究现状

第四代同步辐射光源为多个研究领域提供了亮度和相干度更高、性能更加优异的X射线。为了充分发挥这些光束的潜力,需要精确的光束线装调和高质量的X射线光学元件。波前检测技术在这些方面发挥着重要作用。近10年来快速发展起来的基于X射线近场散斑的波前检测技术,具有简便易行、测量精度高等优点。利用散斑在深菲涅耳区形状和大小不变的特性,在参考图和样品图之间进行互相关计算,提取出入射波、待测光学元件透射波或反射波的波前信息。综述了利用X射线近场散斑开展波前检测的研究现状,介绍了X射线散斑追迹技术、X射线散斑向量追迹技术、X射线散斑扫描技术、自相关X射线散斑扫描技术、通用调制图样分析技术和Ptychographic X射线散斑追迹技术的原理、实验流程,以及各自的优势和应用。     

合肥光源的衍射光栅制备技术

正衍射光栅是合肥光源光束线中重要的分光元件。本文介绍伴随合肥光源而发展起来的衍射光学元件精密加工实验室衍射光栅制备技术及相关工作进展。一、引言合肥同步辐射装置是工作在真空紫外-软X射线波段的连续光源。在真空紫外-软X射线波段通常使用光栅单色器分光,将所需的单色光从同步辐射光源中分离出来。衍射光栅是合肥光源重要的色散元件。国家同步辐射实验室成立了光学组,并逐步发展成现在的衍射光学元件精密加工实验室,     

X射线的发现及其对科学技术的影响——纪念伦琴发现X射线100周年

 一、X射线的发现 1895年11月8日是科学界值得纪念的重要日子。这一天德国维尔茨堡大学校长伦琴(W.K.Rntgen)教授发现了X射线,由于这一划时代的科学贡献,他于1901年荣获首届诺贝尔物理学奖。     

Fe掺杂ZnO纳米薄膜的光致发光

采用溶胶-凝胶法制备了Zn_1-xFe_xO(x=0.01,0.05,0.10)纳米薄膜。X射线衍射谱显示所有样品均具有六角纤锌矿结构。而且在X射线衍射谱中没有发现其他相存在。研究了在不同的溶液浓度、退火温度和Fe浓度下制备的掺杂ZnO薄膜的光致发光谱。结果表明,热退火提高了样品的光学质量。溶液浓度为0.1mol/L,且Fe含量较低的条件下,样品的光学质量有所提高。