負(fù)責(zé)人:李曉東(010-88235981 ?lixd@ihep.ac.cn)??
試用課題(PILOT proposal)聯(lián)系人:張飛,010-88235426,fzhang@ihep.ac.cn
【線站綜述Overview】
ID31高壓光束線站是高能同步輻射光源(HEPS)首批建設(shè)的特色線站之一,面向極端條件下材料結(jié)構(gòu)的原位表征需求,旨在支撐材料科學(xué)、地球與行星科學(xué)、物理和化學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究,尤其是解決與極高壓力(如金屬氫探索)相關(guān)的重大科學(xué)問(wèn)題。依托HEPS 6 GeV儲(chǔ)存環(huán)高能量、低發(fā)射度的優(yōu)勢(shì),線站可提供20–75 keV寬能區(qū)、多尺度聚焦光斑(200 nm–20 μm)的高通量X射線探針,結(jié)合三個(gè)獨(dú)立配置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與先進(jìn)的Eiger2 XE 16M CdTe探測(cè)器,為用戶開展寬溫壓范圍及動(dòng)態(tài)高壓行為的探索提供最佳實(shí)驗(yàn)條件。
DAC實(shí)驗(yàn)的樣品極小,且金剛石壓砧在低能段吸收嚴(yán)重,因此獲取高信噪比的衍射信號(hào)需要小且緊湊、高能的X射線,此外,進(jìn)行超高壓衍射實(shí)驗(yàn)對(duì)光束線的穩(wěn)定性有極高的要求,為此我們專門針對(duì)DAC用戶的需求對(duì)光束線設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。利用水平反射的偽切槽雙晶單色器(CCM),并配備Si(111)和Si(220)可覆蓋20~ 75 keV能量范圍;采用復(fù)合折射透鏡(CRLs)和K-B聚焦鏡可實(shí)現(xiàn)從微米尺度到亞微米的聚焦光斑。
為了滿足不同科學(xué)需求,ID31配置了三個(gè)功能互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái):通用高壓平臺(tái)(GPT)、激光加熱平臺(tái)(LHT)、亞微米聚焦平臺(tái)(Sub-μT),覆蓋從常規(guī)靜壓到動(dòng)態(tài)加載、高溫-高壓、低溫-高壓極端條件實(shí)驗(yàn)。
??通用高壓平臺(tái)(GPT):位于第一實(shí)驗(yàn)棚屋內(nèi)的上游,提供20、30、40、50及75 keV單色光,通過(guò)CRLs實(shí)現(xiàn)亞微米–微米級(jí)光斑。GPT配備高精度、大承重樣品定位系統(tǒng),支持電阻加熱、低溫恒溫器及動(dòng)態(tài)加載等多種極端環(huán)境,兼容巴黎–愛(ài)丁堡壓機(jī)等大型裝置。結(jié)合Eiger2探測(cè)器支持<1 kHz動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)(P < 300 GPa,4–2000 K)。
??激光加熱平臺(tái)(LHT):位于第一實(shí)驗(yàn)棚屋內(nèi)的下游,專用于20、30、40 keV微米聚焦光斑的雙面激光加熱實(shí)驗(yàn)。具備連續(xù)與脈沖模式,溫度可達(dá)4000 K以上,并配備精確的測(cè)溫系統(tǒng),支持高溫–高壓狀態(tài)的材料研究。
??亞微米聚焦平臺(tái)(Sub-μT):位于第二實(shí)驗(yàn)棚屋,提供20-40 keV單色光,通過(guò)預(yù)成形K-B鏡實(shí)現(xiàn)<200 nm聚焦。實(shí)驗(yàn)站配備高精度氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)與三維壓電納米定位系統(tǒng),適合開展極小體積樣品和成像類實(shí)驗(yàn)。
此外,所有平臺(tái)均配備在線紅寶石熒光與拉曼光譜系統(tǒng)用于壓力測(cè)量,以及氣膜加壓系統(tǒng)以提升實(shí)驗(yàn)效率與靈活性。
為了匹配高性能的X射線,實(shí)驗(yàn)站配備了最先進(jìn)的X射線探測(cè)器Eiger XE 16M CdTe。
在設(shè)計(jì)之初,線站即充分考慮了未來(lái)發(fā)展的可拓展性,在光學(xué)與實(shí)驗(yàn)站布局上預(yù)留空間,便于開展相干衍射、發(fā)射譜、成像等新型實(shí)驗(yàn)方法,確保長(zhǎng)期保持國(guó)際先進(jìn)水平。
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多種實(shí)驗(yàn)方法: ·?????????? 粉末XRD ·?????????? 單晶XRD ·?????????? 多顆粒(multi-grain)XRD ·?????????? 徑向XRD ·?????????? 高壓PDF ·?????????? 時(shí)間分辨衍射 |
多樣化樣品環(huán)境: ·?????????? 低溫 ·?????????? 電阻加熱 ·?????????? 動(dòng)態(tài)加載 ·?????????? 雙面紅外激光加熱 ·?????????? PE型壓機(jī) |
【主要參數(shù)Specifications】
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光源 |
波蕩器IVU19.9 |
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總長(zhǎng)度 |
4.0 m |
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周期長(zhǎng)度 |
19.9 mm |
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輻射功率FWHM張角@Kmax |
0.26 (H) × 0.11 (V) mrad2 |
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基波光源FWHM尺寸@Kmax |
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基波光源FWHM發(fā)散角@Kmax |
13.6 (H) × 11.8 (V) μrad2 |
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光子亮度(@30keV) |
1.7 × 1022phs/s/mm2/mrad2/0.1%B.W. |
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光子通量(@30keV) |
3.8 × 1014phs/s/0.1%B.W.@16 μrad × 16 μrad |
【實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)During your experiment】
? 在整個(gè)機(jī)時(shí)使用過(guò)程中,保證至少有一名實(shí)驗(yàn)人員在線站。
? 不攜帶任何食品和飲料進(jìn)入實(shí)驗(yàn)大廳,不在實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)飲食。
? 在本次機(jī)時(shí)使用期間,未列入實(shí)驗(yàn)安全審核表上“實(shí)驗(yàn)人員”名單的其他人不得使用本線站設(shè)備。
? 保證在分配的機(jī)時(shí)內(nèi)結(jié)束實(shí)驗(yàn),以保障后續(xù)用戶的正常實(shí)驗(yàn)。
【樣品制備Sample Preparation】
? 關(guān)于樣品:
- DACs & Holders
- 電阻加熱
- 低溫系統(tǒng)
低振動(dòng)無(wú)液氦閉循環(huán)低溫高壓裝置關(guān)鍵參數(shù)
? 溫度可將至4 K,且溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±100 mK
? 液氦循環(huán)冷卻
? 配備膜加壓與卸壓模塊,可遠(yuǎn)程控制壓力加載
? 衍射窗口立體張角≥50
適配DAC:- Piezzo DAC
【 配套實(shí)驗(yàn)室Support Labs】
用戶可在實(shí)驗(yàn)前(需要提前預(yù)約)以及實(shí)驗(yàn)中使用用戶輔助實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備包括:高倍顯微鏡、高壓充氣系統(tǒng)、手套箱、激光打孔設(shè)備等。
? 高倍顯微鏡
? 可視化高壓充氣系統(tǒng)
? 手套箱
? 激光打孔設(shè)備
? 離線紅寶石測(cè)壓系統(tǒng)
【 數(shù)據(jù)格式】
ID31以壓縮的.hdf5文件格式記錄數(shù)據(jù)。hdf5文件格式可以用常用的數(shù)據(jù)積分軟件直接查看,例如Dioptas。束線也提供數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換代碼以幫助用戶將.hdf5格式文件轉(zhuǎn)化為.tif和.esperanto數(shù)據(jù)格式。
【數(shù)據(jù)處理軟件】
用于數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)軟件是Dioptas和CrysAlisPro。