基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的标定

X光晶体本征参量的实验标定是准确鉴定X光晶体种类和品质,研制各种类型晶体谱仪,X光线谱定量测量和高分辨X光单能成像的基础.基于X射线衍射仪,通过制作平面晶体样品架,采取控制X射线管电源、滤波片选取和厚度控制等措施,极大地抑制了Cu-KJ3及韧致辐射,使X射线管光源Cu-Kα单能化,提出了用滤片作为光源单能化的判据.对X光线谱测量中常用的X光分光晶体季戊四醇[PET(002)]的晶格常量2d和Cu-Ka能点的积分衍射效率R.进行了标定方法研究,其标定值分别为(0.87425±0.00042)nm和(1.759±0.024)×10-4 Rad.基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的精密实验标定方法既快速高效,且十分方便和灵活.通过更换衍射仪的X射线管靶材,采取类似方法,可以标定其它能点的晶体积分衍射效率,可为X光晶体的本征参量库提供更多的标定数据.     

平面晶体积分衍射效率实验标定

 平面晶体谱仪是激光等离子体X光光谱重要诊断设备之一，X光光谱的半定量或定量化诊断需要对平面晶体的一些重要参数如积分衍射效率、晶体扭摆曲线半高宽等进行标定。利用北京高能物理研究所同步辐射室的3B3中能束线作为X光光源，对PET平面晶体进行了实验标定，并对实验标定结果进行了分析，得到了2.1~6.0 keV范围内各能点处的晶体衍射效率。实验结果与其它文献符合得很好。     

基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的标定

X光晶体本征参量的实验标定是准确鉴定X光晶体种类和品质,研制各种类型晶体谱仪,X光线谱定量测量和高分辨X光单能成像的基础.基于X射线衍射仪,通过制作平面晶体样品架,采取控制X射线管电源、滤波片选取和厚度控制等措施,极大地抑制了Cu-Kβ及韧致辐射,使X射线管光源Cu-Kα单能化,提出了用滤片作为光源单能化的判据.对X光线谱测量中常用的X光分光晶体季戊四醇的晶格常量2d和Cu-Kα能点的积分衍射效率R_c进行了标定方法研究,其标定值分别为(0.874 25±0.000 42)nm和(1.759±0.024)×10^-4 Rad.基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的精密实验标定方法既快速高效,且十分方便和灵活.通过更换衍射仪的X射线管靶材,采取类似方法,可以标定其它能点的晶体积分衍射效率,可为X光晶体的本征参量库提供更多的标定数据.     

邻苯二钾酸氢铊晶体积分衍射效率的标定

 以北京同步辐射实验室4B7中能束线为光源，在2.1~6.0 keV的范围内对邻苯二钾酸氢铊(TlAP)平面晶体一、二 、三级衍射的积分衍射效率进行了精确的实验标定。标定结果表明：TlAP晶体有较高的峰值衍射率； 其一级衍射的积分衍射效率向低能端有增加的趋势，而在2.6~5.4 keV的范围内大约为1.53×10^-4 rad；随着衍射级次的提高，衍射效率逐渐减小，二级衍射的积分衍射效率约为一级衍射效率的1/4，三级衍射结果比一级衍射下降一个量级。实验所标定的TlAP晶体可用于平晶谱仪对激光等离子体X射线光谱的定量分析。     

高反射效率高定向性的热解石墨晶体X射线谱仪

基于高定向热解石墨晶体(highly oriented pyrolitic graphite,HOPG)研制了一种新型反射式X射线谱仪.该谱仪具有高反射效率、较高能谱分辨率及相对较宽的能谱测量范围.根据计算,在相同的入射条件下,该谱仪的效率比一般X射线弯晶谱仪高3个量级;谱仪能谱分辨率理论值最高达350;理论探测范围是6.891keV至9.193 keV.我们将该谱仪应用在高功率密度激光与固体靶相互作用的实验中,发现在普通弯晶谱仪无法采到信号的实验条件下,HOPG谱仪依然采集到清晰的Cu K谱线.分析发现在8.048 keV(Cu的Kα光子能量)附近的能谱分辨能力最高达到40 eV,分辨率大于200.     

用极化晶体谱仪探测X射线极化度

为了研究等离子体各向异性及确定高温等离子体中电子束的存在,研制了X射线极化晶体谱仪,探讨了极化光谱学的理论,推演了X射线极化度的计算方法.谱仪能够在两个相互垂直的方向分别对X射线进行探测,垂直方向晶体分析器使用云母球面晶体,水平方向为PET平面晶体,摄谱元件采用成像板.在激光聚变研究中心2×10 J激光装置上进行了摄谱实验.实验结果表明,PET晶体分光效果理想,获得了铝的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线以及禁戒谱线z线,适合于研究X射线极化光谱学;云母晶体得到铝的类He共振线,其伴线光谱不明显.分析了谱仪垂直方向信号微弱的原因,提出了改进极化晶体谱仪的方案.     

用极化晶体谱仪探测X射线极化度

为了研究等离子体各向异性及确定高温等离子体中电子束的存在,研制了X射线极化晶体谱仪,探讨了极化光谱学的理论,推演了X射线极化度的计算方法.谱仪能够在两个相互垂直的方向分别对X射线进行探测,垂直方向晶体分析器使用云母球面晶体,水平方向为PET平面晶体,摄谱元件采用成像板.在激光聚变研究中心2×10 J激光装置上进行了摄谱实验.实验结果表明,PET晶体分光效果理想,获得了铝的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线以及禁戒谱线z线,适合于研究X射线极化光谱学;云母晶体得到铝的类He共振线,其伴线光谱不明显.分析了谱仪垂直方向信号微弱的原因,提出了改进极化晶体谱仪的方案.     

高分辨椭圆弯晶谱仪在激光等离子体实验中的应用

 描述了用于激光等离子体X射线光谱研究的椭圆弯曲晶体谱仪系统。在“神光Ⅱ”第九路激光上对该谱仪进行标定实验，利用CCD相机成功地获得了激光等离子体铝和钛离子的K壳层和金离子M壳层谱；通过研究和辨认谱线，得到了X射线光谱，同时还给出了实验测定的谱仪分辨率。椭圆弯曲晶体谱仪除有高的收集光子效率外，还有更好的谱分辨和空间分辨率。分析了椭圆弯曲晶体谱仪在前沿科学技术和高技术实验中的应用。     

软X射线能谱定量测量技术研究

采用每毫米1000线的自支撑透射光栅配上背照射软X射线CCD(charge coupled device)组成了透射光栅谱仪,利用北京同步辐射装置(BSRF)3W1B光束线软X射线实验站上X射线源分别对透射光栅的衍射效率和软X射线CCD的响应灵敏度进行了准确的实验标定,获得了150eV到1500eV能区的绝对衍射效率和响应灵敏度的实验结果;同时在国内外研究工作的基础上,发展了自己的透射光栅衍射效率理论计算模型和X射线CCD响应灵敏度计算模型,开展了相应的理论计算和实验标定结果比对工作,理论和实验符合较好,     

冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量EI北大核心CSCD

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

C60高压X射线衍射研究

 采用同步辐射X光源和能量色散法对高纯C₆₀粉末样品进行高压原位X光衍射实验。由金刚石对顶压砧高压装置（DAC）产生高压,用已知状态方程的Pt粉末作内标,由Pt的衍射数据确定样品压力,最高压力达30 GPa。实验结果表明：室温常压下原始C₆₀样品为面心立方结构,晶格常数a=1.420 86 nm。高压下C₆₀的结构有所变化：从p=13.7 GPa开始,(311)线发生劈裂,形成低对称相;随着压力增加,衍射线逐渐变宽,强度逐渐变弱,压力超过25 GPa,衍射背底隆起,C₆₀开始转化成非晶相;在30 GPa左右,衍射线条完全消失,标志着向非晶相转化过程的完成。人们也对C₆₀样品不同压力的高压“淬火”相进行了X光衍射实验。采用非静水压的装样方式,最高压力达44 GPa,结果在30 GPa以上,C₆₀也转变为非晶相。最后我们对C₆₀晶体的压致非晶化现象进行了初步的讨论。     

择优取向对X射线衍射积分强度的影响

概要地介绍了X射线衍射原理及积分强度公式,探讨了多晶粉末样品的择优取向现象,分析了择优取向对X射线衍射积分强度的影响,并提出了较正的方法。     

质子交换LiNbO3光波导的特性研究

采用X射线衍射谱法和红外吸收光谱法对质子交换和退火质子交换LiNbO3光波导的特性进行了研究.研究结果表明:在LiNbO3晶体衬底X射线衍射主峰的左侧出现质子交换LiNbO3光波导的伴峰,则质子交换使光波导层Li1-xHxNbO3的晶格常数比衬底的晶格常数稍大,产生垂直于表面的应变,波导经过退火后,伴峰向主峰靠近,应变减少.质子交换波导中的OH-基团的红外吸收光谱在3 500和3 300 cm-1处存在特征峰,波导经过退火后,3 300 cm-1处的特征峰基本消失,而3 500 cm-1处的吸收强度基本不变.实验还表明,OH-在3 500 cm-1处吸收带的积分面积基本与交换时间的开方呈正比例关系.     

Structural distortion in thiourea-mixed ADP crystals

Single crystals of ammonium dihydrogen phosphate (ADP) mixed with different mole concentrations of thiourea were grown using slow evaporation solution technique at 30 °C. In order to study the effect of mixing thiourea on the structural characteristics of ADP, X-ray diffraction studies were carried out on the crystals using Shimadzu X-ray diffractometer with Cu Kα radiation. X-ray study revealed that the structures of the thiourea-mixed ADP are slightly distorted compared to the pure ADP crystal structure. Inclusion of thiourea enhances the growth of () plane of the ADP crystal. Thiourea-mixed ADP crystals were found to have maximum inclusion, as the thiourea concentration was 10 mol%.     

诊断LiF单晶弹性变形的瞬态X射线衍射

利用瞬态X射线衍射技术对LiF单晶沿晶向[100]方向冲击加载的晶格变形进行了诊断研究。实验在神光Ⅱ装置的球形靶上进行,北四路激光驱动Cu靶获得的类He线作为X射线背光源,第九路为加载光源,对大小为7mm×7mm、厚300μm的受激光加载的LiF单晶衍射,实验获得了LiF单晶晶面(200)压缩和未压缩状态的衍射信号。实验结果表明:LiF单晶在激光沿[100]方向冲击加载下,晶格发生了弹性变形,(200)晶面间距变小,衍射线上移,晶格压缩量为11%;该瞬态X射线衍射技术可用于冲击加载下的微观动态响应特性测量。     

Band tunable X-ray flat crystal spectrometer for laser-produced plasma spectroscopy measurements

An updated design of a band-tunable flat crystal spectrometer is presented. The new configuration contributes to a broad spectral coverage with greater resolving power, a strong rejection of hard X-ray backgrounds, and decreased sensitivity to source broadening for an extended source. To verify the performance of the spectrometer, spectral lines were measured using a potassium acid phthalate crystal for highly ionized species of aluminum or silicon, and the results were compared by measuring H- and He-like Al and Si lines by rotating the crystal to selected Bragg angles, at the Shenguang II laser facility. The observed energy-coverage range is consistent with the theoretical predictions, as well as with the measured spectral resolution of ~300.     

Studies on the growth,structural, optical and laser damage threshold properties of 4-aminopyridinium p-aminobenzenesulfonate p-ammoniobenzenesulfonate monohydrate crystal

An organic nonlinear optical crystal 4-aminopyridinium 4-aminobenzenesulfonate 4-ammoniobenzenesulfonate monohydrate (4APABS) was grown by slow evaporation solution growth technique. The cell parameters of grown crystal were confirmed by single crystal X-ray diffraction analysis. High resolution X-ray diffraction studies revealed the crystalline perfection of grown crystal. The functional groups present in title compound were confirmed by FTIR spectral studies. UV–vis spectral studies revealed that the grown crystal is transparent in the entire visible region. Single and multiple shots laser induced surface damage threshold values of the grown crystal were measured using Nd:YAG laser. The relative second harmonic generation efficiency of grown crystal was found to be 2.2 times that of KDP crystal.