北京同步辐射装置软X光束线通量谱的绝对测量与计算

在北京同步辐射装置(BSRF)上用全吸收平行板充氙电离室作一级标准探测器,对硅光电二极管(AXUV—100)的效率在光子能量5—6.5keV进行了标定,建立了二级标准探测器;AXUV—100硅光电二极管在50eV-6keV有很好的线性响应,将其在硬X射线波段已标定的效率曲线外推到软X射线波段,并对BSRF3B1A和4B9B光束线在软X射线波段光子通量谱进行了初步地测量,测量结果与理论计算结果较为符合.在3B1A软X光学实验站,利用二级标准探测器对用于惯性约束聚变(ICF)的软X光探测器的灵敏度进行了标定,并取得了满意的结果.     

软X射线荧光吸收谱测试方法的建立与应用

提出了一种软X射线荧光吸收谱测试方法。该方法克服了软X射线荧光产率低的问题,消除了荧光自吸收效应,采用部分荧光产额模式获得了材料的软X射线近边吸收结构。使用部分荧光产额模式对钙钛矿太阳能电池的埋藏元素、催化剂的低浓度元素,以及宽禁带半导体进行软X射线近边吸收谱研究。相比全电子产额模式,基于荧光产额模式的软X射线近边吸收结构在材料体相特性、不良导体和低浓度样品测试中更具优势。     

同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究

基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究.利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究.相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法.结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像.重建图像中可见样品的一些结构细节.实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的.     

硬X射线磁圆二色实验方法的建立

在北京同步辐射装置(BSRF)1W1B光束线和XAFS实验站上国内首次建立了硬X射线波段的磁圆二色实验(XMCD)方法. 以单晶金刚石作为相位延迟片, 在透射劳埃(Laue)模式下, 利用衍射双折射效应, 将入射的单色线偏振光转变为相应的左旋和右旋圆偏振光, 测量磁化样品对左旋和右旋圆偏振光吸收的差异, 获得了XMCD信号. 本实验使用透射方法测量了Pt-Fe合金Pt L_2,3边的XMCD, 获得了XMCD信号. XMCD实验方法的建立, 为研究磁性材料尤其是磁性薄膜材料的电子结构和磁结构提供了实验基础.     

HXMT卫星低能X射线望远镜

正1.引言软X射线是天体物理研究的重要能段之一,很多天体的X射线辐射都在这一能段有辐射,如热辐射、同步辐射和X射线荧光等。空间软X射线望远镜构型一般可分为聚焦型和准直型两类。聚焦型望远镜采用掠入射聚焦镜头,将X光汇聚成像,可获得天体的图像、能谱和时变等信息。准直型望远镜采用准直器限制望远镜的视场,阻挡来自其他方向的杂散光进入探测器,一般多用于时变和     

同步辐射掠出射X射线荧光分析薄膜膜厚

掠射X射线荧光分析为薄层和多层膜特性分析提供了潜在的可能. 尤其是可以探测膜层厚度、界面形貌和组成. 以北京同步辐射光源作激发光源, 采用掠出射方法测试了Si基片上不同厚度的单层Cr膜样品, 测试结果与理论计算基本符合. 同时观察到一定厚度的薄膜样品产生的掠出射X射线荧光的干涉现象.     

软 X射线共振非弹性光散射及其应用

软 X射线共振非弹性光散射是近年来随着高亮度第三代同步辐射出现而发展起来的光散射光谱技术 ,可以用于对多原子构成的分子、凝聚态物质进行位置选择的价电子态结构的研究。与 X射线光电子能谱 ( XPS)或紫外光电子能谱 ( UPS)相比 ,这一光谱方法由于测量样品激发后产生的散射 X射线 ,因而不仅可以获得表面的原子分子信息 ,而且可以用于研究样品体内或掩埋薄层的原子分子。同时这一方法的共振特性使得其可以进行灵敏的元素选择测量。本文将介绍这一光散射光谱技术及其在原子分子物理、表面物理及凝聚态物理中的应用     

基于多层膜偏振元件的软X射线磁光Faraday偏转测量

在北京同步辐射装置(BSRF)的3W1B软X射线光束线上利用自行研制的同步辐射软X射线综合偏振测量装置对Ni的M_2,3边附近(60—70 eV)进行了软X射线磁光(magneto-optical)法拉第效应(Faraday effect)的偏转测量,实验装置主要由起偏器,检偏器,样品架,圆形钕铁硼永磁铁和MCP探测器组成,偏振元件(起偏元件和检偏元件)均采用反射式非周期性Mo/Si宽带多层膜.实验采用反射起偏和反射检偏的模式,得到一系列能量范围在60—70 eV间的法拉第偏转角结果, 关键词： 软X射线 磁光Faraday效应 综合偏振测量装置 宽带多层膜     

金阴极微通道板探测器X射线段的能谱响应

 利用表面镀金阴极膜的微通道板(MCP)构成一种金阴极MCP光电探测器,根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1～6.0 keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器,标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现,阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果,金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。     

软X光能谱仪探测元件响应曲线标定

报道了软X光能谱仪探测元件的能量响应曲线标定工作.实验利用北京同步辐射装置–3W1B束线及反射率计靶室,在束流40—80mA、贮存环电子能量2.2GeV专用光运行模式下,在150—1500eV能区的四个能段,做了铝阴极X射线二极管、滤光片及掠入射平面反射镜能量响应标定实验.通过实验数据比对及分析,最终给出X射线二极管在不同能量段最大可能的测量误差范围.     

Lucy-Richardson迭代解谱在X射线荧光分析的应用

硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星,其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236,主要对能量在0.7～13.0 keV的软X射线光子进行观测。卫星发射前,需要对探测器进行详细的性能标定,其中包括能量响应矩阵的标定。能量响应矩阵是能谱分析的关键。CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱,而是发射谱与探测器能量响应矩阵的卷积结果。一般可以通过直接反卷积的方法还原光源的真实能谱。解谱过程可以看作是一维成像问题,利用能量响应矩阵与输出能谱进行反卷积解谱。常用的反卷积算法为Lucy-Richardson迭代算法,其利用条件几率的贝氏定理反复进行运算,进而对输出能谱进行反解,得到观测光源的真实发射能谱。通过能量响应矩阵对CCD236探测器的55Fe测量能谱进行解谱。经过解谱,能谱的能量分辨从144.3 eV提升到了65.6 eV@5.9 keV,连续谱成分被明显地抑制,提高了能谱的峰背比。反解能谱由两个半峰全宽很小的（<70.0 eV）高斯峰组成,两成分的强度比为8.4,能够很好地表征真实发射谱的结构。利用这种方法可对材料X射线荧光谱进行解谱,还原材料的荧光谱,提高能谱的能量分辨。反解结果中主要元素各类荧光线通过解谱彼此独立,能谱峰背比很高,可以很好地用于X射线荧光分析中,提高荧光谱的质量。     

薄膜法X射线荧光测量中样品检测位置及防护铅板内衬材料的选择研究

(1)以型号316不锈钢金属板为研究对象,对薄膜法X射线荧光光谱测量中,样品检测位置的选择进行研究,确定了最佳的样品检测位置为样品距离X射线管和探测器水平基线1 cm处,并且与X射线管和探测器水平基线成16°角度。(2)以工业环境空气重金属污染物Pb,Cd,Cr为主要分析对象,在有铅板防护情况下进行薄膜法X射线荧光光谱测量研究,发现X射线会穿透样品薄膜而继续激发防护铅板,使得滤膜背景光谱中有较强的铅谱线干扰,会对实际样品中铅元素的测量产生影响。在薄样和防护铅板之间加上一层隔离材料,可有效避免防护铅板中铅谱线对样品测量产生的干扰。(3)以型号316不锈钢、黄铜、铝材、紫铜和聚四氟乙烯几种硬质隔离材料作为铅板内衬材料进行选择研究,结果表明：紫铜的X射线荧光光谱中所含元素的谱线最少,谱图中没有出现重金属Cr,Cd,Pb的谱峰,并且能量较高部分靶材散射光谱强度较弱,对实际样品中重金属元素Cr,Cd和Pb的测量不会产生干扰,作为铅板的内衬金属材料可以避免防护铅板中铅元素谱线的干扰,是最佳的薄膜法X射线荧光光谱分析中铅板的内衬金属材料。该研究为组装及搭建便携式大气及水体重金属X射线荧光光谱分析仪提供了重要的理论依据。     

薄膜法X射线荧光测量中样品检测位置及防护铅板内衬材料的选择研究

(1)以型号316不锈钢金属板为研究对象, 对薄膜法X射线荧光光谱测量中, 样品检测位置的选择进行研究, 确定了最佳的样品检测位置为样品距离X射线管和探测器水平基线1 cm处, 并且与X射线管和探测器水平基线成16°角度。(2)以工业环境空气重金属污染物Pb, Cd, Cr为主要分析对象, 在有铅板防护情况下进行薄膜法X射线荧光光谱测量研究, 发现X射线会穿透样品薄膜而继续激发防护铅板, 使得滤膜背景光谱中有较强的铅谱线干扰, 会对实际样品中铅元素的测量产生影响。在薄样和防护铅板之间加上一层隔离材料, 可有效避免防护铅板中铅谱线对样品测量产生的干扰。(3)以型号316不锈钢、黄铜、铝材、紫铜和聚四氟乙烯几种硬质隔离材料作为铅板内衬材料进行选择研究, 结果表明: 紫铜的X射线荧光光谱中所含元素的谱线最少, 谱图中没有出现重金属Cr, Cd, Pb的谱峰, 并且能量较高部分靶材散射光谱强度较弱, 对实际样品中重金属元素Cr, Cd和Pb的测量不会产生干扰, 作为铅板的内衬金属材料可以避免防护铅板中铅元素谱线的干扰, 是最佳的薄膜法X射线荧光光谱分析中铅板的内衬金属材料。该研究为组装及搭建便携式大气及水体重金属X射线荧光光谱分析仪提供了重要的理论依据。     

同步辐射X射线荧光光谱国内外研究进展

同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术.同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光(SR-TXRF)以及用于三...     

非晶SiC_xO_y薄膜的可调强光发射机制

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,以SiH_4、CH_4和O_2作为反应气源,通过调控O2流量在250℃下制备强光发射的非晶SiC_xO_y薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析,进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明,SiC_xO_y薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加,其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动,肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析,结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O_2流量的变化是其可调光发射的主要原因。     

基于同步辐射软X射线能区的Al和Fe薄膜光吸收截面的初步研究

利用北京同步辐射装置(BSRF)?3W1B光束线产生的单色软X射线分别测定了Al和Fe薄膜在L2?,3吸收边附近的光吸收截面.测量值与理论值比较在远离吸收边时偏差较小,并逐渐趋于一致,在吸收边附近有较大偏差,这主要归因于理论计算所采用的独立电子近似方法在吸收边附近是无效的.测量结果与若干文献中的实验结果也进行了对比.虽然由于光束线分辨率和高次谐波的影响,实验结果和理论结果在实验能区有一定的偏差,但测量结果说明用薄膜透过率测定金属薄膜光吸收截面的方法是可行的.     

同步辐射在ICF研究中的应用

介绍同步辐射在ICF研究中的应用,对多种ICF实验诊断用软X光探测元器件及设备利用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B作能量响应绝对标定.首先采取透射光栅分光和软X光面陈CCD观测记录,对光源进行性能研究.在50—1500eV能区分7个能段,通过不同材料的前置滤片抑制高次谐波,获得单色性好于95%的单色光.采用美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管作次级标准探测器.利用BSRL的反射率计靶室及其相关联动调束系统,获得连续可调的单色光标定束.在该束线上进行了多轮实验.获得大量探测器标定数据用于ICF实验研究,提高了实验精度.     

硬X射线微束掠入射实验的控制和数据采集系统及其应用

在国内发展了硬X射线微束掠入射实验方法,并将此具有微米级高空间分辨率的方法应用于纳米厚度薄膜的微区分析。该实验方法对分析样品表面或薄膜在微小区域的不均匀组分、结构、厚度、粗糙度和表面元素化学价态等信息具有重要意义。基于X射线全反射原理,以微聚焦实验站的高通量、能量可调的单色微束X射线为基础,通过集成运动控制、光强探测、衍射和荧光探测,设计了掠入射实验方法的控制和数据采集系统。此系统采用分布式控制结构,并基于Experimental Physics and Industrial Control System （EPICS）环境设计SPEC控制软件。通过建立SPEC和EPICS的访问通道,实现SPEC软件对EPICS平台上设备的控制和数据获取。在所设计的控制和数据采集系统中,运动控制系统控制多维样品台电机的运动,实现定位样品位置和调节掠入射角;光强探测系统则监测样品出射光强度,通过样品台运动控制和光强探测的联控,实现样品台的扫描定位控制;通过衍射和荧光探测系统获取不同入射深度下样品的衍射峰强度和荧光计数。此外,为准确控制掠入射角角度,必须确定样品平面与X射线平行的零角度位置,对此给出一种自动定位零角度的方法,编写了该方法的控制算法,设计了相应的控制软件。零角度自动化定位的扫描结果表明,实验系统微区分析的空间分辨率达到2.8 μm,零角度定位精度小于±0.01°。利用该系统在上海光源微聚焦实验站首次实现了具有自动化准确控制零角度的微束掠入射X射线衍射和荧光同步表征的实验方法,实验中被测样品为10 nm Au/Cr/Si薄膜材料,Si基底最上层为10 nm厚的Au薄膜,其间为一层很薄的Cr粘附层。在不同掠入射角下测量样品的衍射信号,获取不同入射深度下样品的衍射峰强度,并实现在同一掠入射角下,同步采集样品的荧光计数信号,从而确定了样品表层的相结构信息以及荧光信号强度与入射角关系,实现了对纳米厚度薄膜在微小区域的相结构和组分分析。此外,通过该技术能够选取荧光计数最大值对应的入射角度,有助于提高后续发展的低浓度样品掠入射X射线吸收近边结构实验方法的信噪比。     

硅漂移电子温度测量系统的研制

在磁约束聚变装置中，对等离子体电子温度的测量一般采用电子回旋辐射法（ECE）、汤姆逊散射法以及软X射线能谱法。其中软X射线（1～20keV）能谱法是一种传统的方法，它比汤姆逊散射法的测量误差小，且有较好的时空分辨；与电子回旋辐射法（ECE）相比较，时空分辨能力相近，但可作绝对测量，并且受超热电子和逃逸电子的影响较ECE小。在软X射线能谱法的应用中，过去使用Si（Li）探测器来探测软X射线能谱，Si（Li）探测器体积大，能量分辨和量子效率低，并且需要使用液氮冷却，大体积的杜瓦（通常35L）使探测器体积庞大，     

FeS2多晶薄膜电子结构的实验研究

用磁控溅射方法制各纯Fe薄膜，并硫化合成FeS₂. 采用同步辐射X射线近边吸收谱与X射线光电子能谱研究了薄膜的电子结构. 结果表明，合成的FeS₂薄膜，在费米能级附近，有较强的Fe 3d态密度存在，同时，在价带谱中2—10eV处有强度较大的S 3p态密度存在；Fe的3d轨道在八面体配位场作用下分别为t_2g和e_g轨道，实验中由Fe的吸收谱计算得到两分裂能级之差为2.1eV;实验测得FeS₂价带结构中导带宽度约为2.4eV，导带上方仍存在第二能隙，其宽度约为2.8eV. 关键词： 磁控溅射 二硫化铁 X射线吸收近边结构 电子结构