时间分辨的X射线衍射

详细论述了时间分辨X射线衍射探测原子动态过程和生物大分子瞬态结构的各种方法。介绍了多种超快X射线脉冲光源及其在材料和生化领域中的研究进展状况。材料方面:在皮秒时间尺度探测到了晶格间距毫埃的微小变化;在亚皮秒的时间尺度直接观测到晶体的超快熔化过程和晶体内的相干声子散射;生物化学方面:采用时间分辨X射线劳厄衍射方法探测了蛋白质大分子结构的变化和功能之间的关系;精确描述了有机分子在光作用下形态发生改变时分子键角的扭转角度,从结构上揭示了其动态机理。     

时间分辨的X射线衍射

详细论述了时间分辨X射线衍射探测原子动态过程和生物大分子瞬态结构的各种方法。介绍了多种超快X射线脉冲光源及其在材料和生化领域中的研究进展状况。材料方面:在皮秒时间尺度探测到了晶格间距毫埃的微小变化;在亚皮秒的时间尺度直接观测到晶体的超快熔化过程和晶体内的相干声子散射;生物化学方面:采用时间分辨X射线劳厄衍射方法探测了蛋白质大分子结构的变化和功能之间的关系;精确描述了有机分子在光作用下形态发生改变时分子键角的扭转角度,从结构上揭示了其动态机理。     

同步辐射X射线衍射装置及其在结构生物学中的应用

同步辐射源产生的X射线具有高通量、高准直性及波长连续可调等优点,应用于结构生物学将可以解决很多常规实验装置无法解决的问题。文章介绍了同步辐射X射线衍射装置及其在结构生物学中的应用，蛋白质晶体学中相位问题的有关进展，以及国家同步辐射实验室（NSRL）二期工程X射线衍射与散射光束线、实验室站的实验装置及最新的研究进展。     

Ge薄层异质结构的同步辐射X射线反射法研究

用X射线反射方法研究了分子束外延技术生长的Si中Ge薄层异质结构的Ge原子分布特性.根据X射线反射理论及Parratt数值计算方法对实验反射曲线的模拟,得到不同厚度的Ge薄层异质结构样品中Ge原子的深度分布为非对称指数形式:在靠近样品表面一侧的衰减长度为8埃,而在靠近样品衬底一侧的衰减长度为3埃,且分布形式与Ge原子层的厚度无关.讨论了不同结构参数(Ge原子薄层的深度、Ge原子分布范围、样品表面粗糙度、样品表面氧化层厚度等)对样品低角反射曲线的影响.     

纪念劳厄发现射线衍射周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应.随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构.在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步.硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响.     

X射线荧光全息术中记录全息图的角度范围对原子像的影响

X射线荧光全息术,通过记录样品的荧光全息图并利用计算机重构,能够得到晶体内部原子的三维排列信息,这对于材料科学将有着非凡的意义.理论上,在一个X射线荧光全息实验中,实验者必须在4π立体角范围内高角度分辨率地探测荧光的强度,才能得到高空间分辨率的三维的原子像.但在实际的X射线荧光全息实验中,因为实验的装置安排限制,不允许探测到整个球面上的荧光强度振幅.因为取样范围的不完全而引起的全息信息的损失将直接导致重构的原子像失真.本文通过数值模拟在不同角度范围和取样步长情况下铁单晶的X射线荧光全息图并对其进行数字重构,研究了记录全息图的角度范围及取样步长对重构得到的原子像的影响.方位角范围的不完全导致原子像在x和y方向上被拉长,而且导致原子像的亮度不均匀.而极角范围的不完全则导致了原子像在z方向上被拉长.至于步长的影响,则是可以忽略的,如果步长不是太大的话.     

用红外光和X射线组合研究光与物质相互作用

美国科学家首次用红外光与X射线激光的组合,在原子尺度上研究光与物质的相互作用.这种技术是使用红外光和X射线照射同一个钻石样品.部分红外光被钻石的价电子吸收,其能量又转移给一些从样品散射出的X射线.由此,研究人员能够将与价电子相互作用的X射线和从样品原子的壳层内的电子散射的X射线区分开.X射线衍射技术是利用从物质原子周围的电子云散射的X射线,可以给出大量关于物质结构和成分的     

纪念劳厄发现X射线衍射100周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应．随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构．在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步．硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响．     

X射线衍射进展简介

100年前,劳厄等证明X射线对硫酸铜晶体具有衍射能力,揭开了X射线衍射分析晶体结构的序幕.100年的发展,X射线衍射已经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术.文章介绍了X射线衍射现象的发现历史,X射线运动学和动力学理论的发展概况,并举例说明了X射线衍射在粉末多晶体、单晶体和人工功能晶体以及人工薄膜材料中的具体应用情况,最后简要展望了X射线衍射技术的发展前景.     

同步辐射高压衍射技术

同步辐射光源具有宽光谱、高亮度、高准直等优异性能,被广泛地用于高压科学研究。在依托同步辐射光源所发展的诸多高压研究手段中,X射线衍射是最基本的也是应用最多的实验技术之一。本文简单介绍了同步辐射光的独特性能和光源的基本构成,以及同步辐射光束线和实验站的基本概念。针对基于金刚石对顶砧(DAC)的高压X射线衍射技术,阐述了多种测试方法的原理和应用,包括粉末衍射、单晶衍射、多晶衍射、径向衍射、激光加温衍射以及快速加载衍射等。对北京同步辐射装置(BSRF)4W2高压衍射线站所提供的同步辐射光品质、X射线微聚焦能力、多种衍射方法以及新近发展的实验技术进行了较详细的描述,并展望了高能同步辐射光源(HEPS)的建设给高压科学研究带来的机遇。     

高压下的同步辐射能量色散粉末衍射

 同步辐射已经成为高压研究的一个非常理想的光源。在北京同步辐射装置（BSRF）上、结合金刚石对顶砧超高压实验技术建立起来的能量色散X射线粉末衍射系统,已用于物质状态方程和结构相变的研究。介绍了能量色散衍射方法,以及同步辐射原位测试过程。     

硅基底生长FeS2薄膜的同步辐射表面X射线实验研究

通过对硅与玻璃衬底生长二硫化铁薄膜的常规X射线衍射和同步辐射表面X射线衍射研究比较, 结果发现, 硅衬底上生长二硫化铁薄膜时, 图谱中56°,附近出现的衍射强峰并不是由于二硫化铁与硅有良好的晶格匹配导致的, 而是由于硅衬底(311)晶面的衍射造成的. 结合实验与计算论证了该结论.     

Ba TiO3/SrTiO3超晶格Bragg衍射及其理论模拟

用X射线全外反射掠入射衍射和通常Bragg衍射,研究了Ba TiO³/SrTiO³(BTO/STO)超晶格的界面应变.X射线衍射动力学理论用于模拟Bragg衍射.发现与一般半导体外延膜或超晶格不同,BTO/STO超晶格的垂直和水平晶格常数的关系不完全遵守四方畸变的规律.这种偏离可能与钙钛矿型氧化物材料的结构复杂性有关.     

同步辐射X射线衍射的谐波成分计算

结合动力学衍射公式和同步辐射谱,导出了衍射谐波的计算公式。作为应用的例子,计算了完美Si单晶常用的几个衍射晶面的同步辐射X射线衍射的谐波成分。数据适用于北京正负电子对撞机同步辐射实验室形貌站(4W1A光束线)。结果表明:(333)衍射中谐波成分丰富,而其它衍射中谐波成分较弱。 关键词：     

高压下的同步辐射X射线衍射研究

本文概要介绍了利用同步辐射Ｘ射线光源进行高压Ｘ射线衍射研究的现状及某些发展趋势．对金刚石压砧作为高压ｘ射线衍射的主要研究工具也作了介绍．本文还介绍了作者近年来在国外参加的百万大气压下的ｘ射线衍射研究中所取得的新进展．     

同步辐射光源在地球深部矿物研究中的应用

来自地球深部的矿物可能记录了地球形成和早期演化的历史，探索地球深部物质组成和它们形成的物理化学环境是一个十分前沿的科学问题．同步辐射X射线能量色散法对于解决微细矿物及包裹体矿物的晶体结构具有巨大的优势和潜力．在美国纽约长岛布鲁克海文国家实验室，利用同步辐射光源（Beamline X17C）和能量色散X射线衍射方法，开展了西藏铬铁矿中地幔深部矿物及中国大陆科学钻探钻孔岩心样品中地幔异常矿物的晶体结构分析，发现了一批新矿物种属和特殊的晶体结构，来自大陆科学钻探岩心样品的铁磷矿和西藏金刚石是两个例证．     

Ge薄层异质结构的同步辐射X射线反射法研究

用X射线反射方法研究了分子束外延技术生长的Si中Ge薄层异质结构的Ge原子分布特性．根据X射线反射理论及Parratt数值计算方法对实验反射曲线的模拟,得到不同厚度的Ge薄层异质结构样品中Ge原子的深度分布为非对称指数形式：在靠近样品表面一侧的衰减长度为8埃,而在靠近样品衬底一侧的衰减长度为3埃,且分布形式与Ge原子层的厚度无关。讨论了不同结构参数(Ge原子薄层的深度、Ce原子分布范围、样品表面粗糙度、样品表面氧化层厚度等)对样品低角反射曲线的影响．     

软X射线聚焦波带片相对衍射特性的实验研究

通过测量软X射线相位型和振幅型聚焦波带片的一级衍射强度,实验得到了自行研制的两种相位型软X射线聚焦波带片的相对衍射特性。测量实验装置简单,调节相对容易。选择合适的针孔大小可使得接收信号有足够的信噪比。对波带片聚酰亚胺衬底的厚度进行了归一化。分别将3个镍和锗波带片的一级衍射强度与金波带片进行了比较。在3.2nm工作波长,研制的镍、锗软X射线相位型波带片的平均一级衍射效率分别是软X射线振幅型金波带片一级衍射效率的1.60和1.26倍,与理论值1.77和1.34很接近。测试结果表明,我们制作的相位型波带片具有较高精度。     

用同步辐射X射线衍射技术分析GaN/Si外延膜的结构与应变

选用有AlN和AlGaN缓冲层的GaN/Si作为测试样品,采用同步辐射X射线衍射(SRXRD)技术对样品外延膜(GaN)的几何结构、晶格常量及其应变进行了分析.结果表明,同步辐射X射线衍射实验可以作为一种有效的技术手段,测试固体结构及应变.     

衍射增强成像方法在计算机断层成像中的应用

衍射增强成像是X射线相位衬度成像方法之一，这种方法具有较高的衬度和空间分辨率. 利用它对由轻元素组成的生物、医学样品成像可以观察到常规吸收成像无法观察到的内部微细结构. 这种方法在生物、医学、材料科学等无损检测领域中的应用研究，已成为当前国际上X射线成像领域中的研究热点. 讨论衍射增强成像方法和该方法在计算机断层成像中的应用. 实验结果表明，使用衍射增强成像方法获得的数据源能够重建出微米级的生物组织结构，这些组织结构信息在常规X射线断层成像中是难以得到的. 关键词： 衍射增强成像 CT重建 同步辐射 微细结构