Infrared microspectroscopy station at BL43IR of SPring-8

BL43IR of SPring-8 has been constructed for the infrared materials researches, and it covers a wide spectral range from 100 to 20,000 cm⁻¹. The microspectroscopy station of this BL has a spatial resolution smaller than 10 μm in diameter in the mid-infrared region without apertures. This station had been mainly used within mid-infrared region, and its performance in the far-infrared region had not been tested. In this paper, we examined the capability of the microscope in the far-infrared region and the spatial resolution is found to be almost at the diffraction limit. The microspectroscopy station has been revealed to have a good performance for doing materials researches in all the spectral range available.     

同步辐射光源的反馈控制模型

同步辐射光源的不稳定性是客观存在的问题,产生不稳定性的原因很多。对系统中客观存在的物理现象进行了讨论,提出了一些解决问题的方法,特别是反馈控制。同步辐射加速器反馈控制是一个比较复杂的问题,它涉及到高能电子束团在相空间的稳定运动。在实际应用中,存在一些反馈系统在一定程度上改善了同步辐射光源的稳定性,对实际应用于同步辐射装置的反馈系统进行了分析,提出了适合于同步辐射光源的反馈控制模型。     

High pressure X-ray emission spectroscopy at the advanced photon source

ABSTRACT

The structural, electronic, and magnetic properties of materials under high pressure are of fundamental interest in physics, chemistry, materials science, and earth sciences. Among several hard X-ray-based techniques, X-ray emission spectroscopy (XES) provides a powerful tool to probe element-specific information for understanding the electronic and magnetic properties of materials under high pressure. Here, we discuss on the particular requirements and instrumentation used in high pressure XES experiments. We then present several examples to illustrate the recent progress in high pressure XES studies at the Advanced Photon Source, followed by an outlook toward future development in high pressure XES.     

IKNO,a user facility for coherent terahertz and UV synchrotron radiation

IKNO (Innovation and KNOwledge) is a proposal for a multi‐user facility based on an electron storage ring optimized for the generation of coherent synchrotron radiation (CSR) in the terahertz frequency range, and of broadband incoherent synchrotron radiation ranging from the IR to the VUV. IKNO can be operated in an ultra‐stable CSR mode with photon flux in the terahertz frequency region up to nine orders of magnitude higher than in existing third‐generation light sources. Simultaneously to the CSR operation, broadband incoherent synchrotron radiation up to VUV frequencies is available at the beamline ports. The main characteristics of the IKNO storage and its performance in terms of CSR and incoherent synchrotron radiation are described in this paper. The proposed location for the infrastructure facility is Sardinia, Italy.     

同步辐射计算机断层技术光源误差机理分析

基于同步辐射X射线的优越特性及计算机断层重建技术对材料无损检测等优点,同步辐射计算机断层重建技术被广泛应用于很多领域.本文对光源非均匀、过饱和以及过穿透的三种情形所引起同步辐射计算机断层技术重建误差的形成机理进行了分析研究,给出了三种情形所引起误差的基本形式.在此基础上,对这三种误差进行了数值模拟,模拟结果证实了分析的正确性. 关键词： 同步辐射 计算机断层 光源 误差     

Broad band infrared near-field spectroscopy at finger print region using SPring-8

The authors report infrared near-field spectroscopy using synchrotron radiation at BL43IR, SPring-8 in the finger print region. At the microspectroscopy station, the infrared synchrotron radiation beam is focused on a cantilever probe with a 3 μm square aperture. A comb-shaped Au electrode with the width of 3 μm and the distance of 3 μm is used for the reflection measurement. The Au electrodes can be resolved at 650 cm⁻¹ and the resolution is estimated to be λ/5.     

第四代同步辐射光源加速器物理与技术

同步辐射光源是20世纪应用最广泛的高性能X射线源,已成为物理、化学、能源环境、生物医学、先进材料等领域前沿研究的重要工具。进入21世纪,基于电子储存环的同步辐射光源的发展前沿是第四代同步辐射光源(4GLS)。其采用紧凑型的多弯铁消色散结构,可以实现接近甚至达到X射线衍射极限的超低束流发射度,将光源亮度在第三代光源基础上进一步提升2—3个数量级。文章将重点介绍第四代同步辐射光源关键的加速器物理与技术,以及国际范围内第四代同步辐射光源装置的发展情况。     

第四代同步辐射光源的光束线站及其应用

随着第四代同步辐射光源的兴起,得益于X射线亮度和相干性的大幅度提升,同步辐射实验技术在谱学、散射和成像等方面取得了显著进步。这些技术能够探测复杂非均匀体系和动态变化过程中的物质结构、成分、化学价态、电子态和磁性等关键信息,在基础科学领域和应用基础研究中发挥关键作用。文章旨在介绍第四代同步辐射光源的线站技术优势,并结合具体例子探讨其在若干物理研究中的应用,同时也讨论了当前存在的工程技术挑战。希望人们能够了解第四代同步辐射光源的光束线站的特点和应用潜力,以促进其在各个科研领域的推广。     

同步辐射光源及其应用

介绍了同步辐射光源的产生、特点及其应用。     

合肥光源储存环束流软慢加速控制

合肥光源储存环为非满能量注入,束流以200MeV的能量注入到储存环后慢加速到800MeV。介绍了慢加速的理论依据及储存环主电源控制系统的硬件结构,详细描述了束流软慢加速方法中的慢加速表计算及慢加速过程控制。机器运行结果表明:软慢加速方法控制灵活,慢加速过程运行平稳,束流损失很少,能很好地满足合肥光源机器运行和研究的需要。     

Infrared characterization of localized corrosion products

Anodic oxidation and open circuit corrosion of iron was studied in a CO₂ saturated, carbonate buffer system. Cyclic voltammograms were obtained and used as a guide for obtaining corrosion product at constant potentials on the surface of iron. Synchrotron radiation was used to obtain infrared spectra of the corrosion scales. Spectra were obtained ex situ and in situ for areas of general oxidation and for regions of localized oxidation.     

合肥同步辐射软X射线显微术研究

合肥国家同步辐射实验室首期建设的光束线之一用于软Ｘ射线显微成像研究。实验站现已装置初型的扫描透射Ｘ射线显微镜，并正在进行亲一代的扫描显微建设，同时还使同步辐射光进行接触软Ｘ射线呈微成像研究，并对选取的一些生物样品进行了成像试验。本文介绍了合肥同步辐射光源上软Ｘ射线显微术实验线站的建设及完成的一些实验结果。     

双压电片镜在同步辐射光源光学系统中的应用

介绍了双压电片镜自适应光学技术,同时为其在同步辐射光学领域中的应用与进一步发展提供前瞻性的思考与探索。根据目前已公开发表的相关文献资料,总结介绍了双压电片镜自适应光学技术,阐述了该技术的工作机理与关键参数,并对其在国际上具有代表性的同步辐射机构中的应用情况作出描述,并指出涉及的关键技术问题与未来的发展趋势:不仅要有效地解决"连接点效应"对双压电片镜技术的负面影响,还要实现亚微米乃至纳米级的聚焦光斑,这两项内容都是双压电片镜技术需要进一步解决的重要问题。未来,双压电片镜自适应光学技术可望在我国先进的第三代同步辐射装置—"上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)"二期工程建设中得到应用。     

Absorption spectroscopy using a coherent transition radiation millimeter wave light source

The characteristics and applicability of the absorption spectroscopy system using the coherent transition radiation light source have been investigated. The configurations of the system are relatively simple. The operational conditions of an electron linear accelerator have been evaluated. The stability of the light intensity has been within ±2–3% in a wavenumber range of 4–13 cm⁻¹. The light intensity has been found to be more than six orders of magnitude higher than that for the lowest limit for detection.     

同步辐射光电子能谱光束线控制系统

同步辐射光电子能谱光束线控制系统是根据设计和使用要求对构成该光束线主要部件进行可靠控制。该控制系统除了满足在线光路部件、机械部件和真空部件等安全精密工作的要求外 ,还要求能使光束线能够以良好的性能为实验站服务。由于系统工作的电磁环境比较恶劣 ,在调试过程中经常发现电子器件、接口电路及电子设备等时常由于强电磁干扰及辐射干扰而损坏。经过多次现场分析和模拟实验之后 ,采用辐射屏蔽和不同形式的抗强电磁干扰措施 ,最终使系统和设备能长期可靠的工作     

内源全息术的原理和数学描述

以往的全息术在对原子成像时,在相干光源、探测器空间分辨和信号强度三个方面遇到了难以克服的困难. 阐述了内源全息术克服这些困难的原理,研究了内源全息术的记录和再现全过程,推导出内源球面全息图的再现公式,并在散射因子球对称近似和能量无关近似下,推导出以δ函数表示原子全息再现像的解析表达式. 关键词： 内源全息术 同步辐射 晶体结构 傅里叶变换     

BL43IR at SPring-8 redirected

BL43IR at SPring-8 is overviewed regarding the beamline properties on the flux, the brilliance and the noise in comparison with the conventional thermal radiation (TR). The flux is comparable to the TR, and what makes the most of BL43IR is to utilize the high brilliance. We redirect our strategy to concentrate on the microscopes with highly brilliant infrared radiation from SPring-8 and attract the vast TR spectroscopy community.     

先进光源磁铁支撑基座稳定性的实验研究

基座作为磁铁支架的基础,其制作工艺以及与地面连接固定方式的不同将影响磁铁与支架的稳定性。基于先进光源对磁铁支撑系统稳定性的极高要求,开展了基座安装浇筑实验,选取工程上常用的几种混凝土施工工艺,制作统一外形尺寸的实验件,通过锤击法逐一测试其固有频率,评估其稳定性,得到二次灌浆可有效提高稳定性、环氧基灌浆料获得的稳定性优于水泥基灌浆料等结论。基于固有频率测试结果,以HEPS支撑系统为例分析了不同的基座安装方式对系统模态的影响。     

基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法

对基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法作了深入系统的分析，讨论了如何计算整个球面全息图对原子重构像的贡献，克服了以往该方法只能计算半个球面全息图的不足，并运用采样定理知识，分析了全息图的采样率、重构像的空间范围和分辨率等问题. 关键词： 内源全息术 离散Fourier变换 采样定理 同步辐射     

红外光谱在微藻领域的应用研究进展

微藻富含类胡萝卜素、维生素、蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种人体和动物所必需的营养成分，同时在水生态系统的维持和保护中也扮演着重要的角色，因此开展微藻生物学的研究具有十分重要的实际应用价值。传统的微藻成分的检测分析需要经过微藻细胞研磨破碎、有机溶剂分离提取、液(气)相检测等一系列的繁琐的操作步骤，有费时、需要高昂的仪器设备、操作过程复杂等缺点，因此需要发展更加快速高效的微藻细胞组分检测分析技术。红外光谱作为一种高效的物质检测和分析手段可以实现对微藻样品中的蛋白、脂类、核酸、多糖、叶绿素、类胡萝卜素等多种成分同时分析，具有简单、快速和无损检测等优势，特别是结合显微镜技术的红外光谱成像可以在微空间尺度上研究单一细胞或组织中各组分的变化。近年来，尤其是随着同步辐射技术的迅速发展，为红外光谱仪器提供质量更好、能量更高的同步辐射光源，使得红外光谱显微光谱及成像检测技术具有更高的灵敏度和空间分辨率，实现了能够在细胞和亚细胞尺度上对个体进行高空间分辨的原位观测，这在一定程度上解决了许多常规的检测分析技术不能同时兼顾高通量测量和高空间分辨率观察之间的矛盾。首先介绍了红外光谱技术的原理及其特点并分析了显微红外光谱及成像技术在生物样品检测中的独特优势，特别介绍红外光谱结合化学计量学的分析方法在生物学研究领域的应用。接下来综述了此项技术在分类鉴定、生长代谢监测、育种、水环境、食品医药等与微藻相关领域国内外的应用研究进展。比如，结合化学计量学方法红外光谱能够进行微藻的快速鉴定、判别和分类。利用红外光谱多组分快速检测的优势，可以实现微藻生长代谢的研究。基于红外光谱无损、高效检测的特点，可以实现油脂、β-胡萝卜素、虾青素等高产藻株的快速筛选。另外，微藻还可以有效地吸附废水中的重金属和有机活性染料，利用红外光谱可以对其吸附和降解环境污染物的机理进行研究。红外光谱还能够快速高效地实现微藻成分的分析和鉴定，因而可以用于微藻食品药品质量的检测和真伪的鉴定。然而，红外光谱在微藻的研究和应用方面还处于发展阶段，尚存在着一定的缺点和不足，对此进行了讨论和分析并提供了相应的解决方案。最后，对红外光谱在微藻的规模化养殖、高产藻株的筛选、微藻的生理、细胞器的结构和功能的研究等领域进行了展望。