?
?
負(fù)責(zé)人:王煥華(010-88235994?wanghh@ihep.ac.cn)??
試用課題(PILOT proposal)聯(lián)系人:
王煥華(010-88235994?wanghh@ihep.ac.cn)??
翁小榕? wengxr@ihep.ac.cn???18600842123
【科學(xué)目標(biāo)Scientific Scope】
低維結(jié)構(gòu)探針(Low-Dimension Structure Probe,簡(jiǎn)稱LoDiSP)線站以表面X射線散射(SXRS)為核心方法,分析低維材料與器件在多種外場(chǎng)環(huán)境中的原位結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化。
本線站采用In Vacuum Undulator (IVU)?插入件作為光源,采用一條光束線串聯(lián)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站、每個(gè)實(shí)驗(yàn)站包含兩個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)(簡(jiǎn)稱2+2結(jié)構(gòu))的設(shè)計(jì)。
前實(shí)驗(yàn)站(EH1)開展多環(huán)境下的X射線散射實(shí)驗(yàn),核心設(shè)備是一臺(tái)6+3圓衍射儀,配備多種小型樣品環(huán)境,提供共振和非共振的表面衍射(SXRD)、反射(XRR)、晶體截?cái)喟簦–TR)分析、倒易空間繪制(RSM)、表面原子對(duì)分布函數(shù)(SPDF)、光子關(guān)聯(lián)譜(XPCS)等X射線散射方法。
后實(shí)驗(yàn)站(EH2)開展超高真空下的表面散射原位結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn),核心是一套“SXRS+ HMBE+ RHEED+ XPCS+ XRR”原位結(jié)構(gòu)探針集成裝置,其中的混合MBE腔可從衍射儀上推走,換成用戶自己的原位樣品制備腔體。
針對(duì)國(guó)家在低維材料和器件方面的戰(zhàn)略性需求和重大研究計(jì)劃,該線站的科學(xué)目標(biāo)主要集中在:
1)低維材料與器件在外場(chǎng)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化研究;
2)各種固體界面和固液界面的結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)系研究。
該線站圍繞這些結(jié)構(gòu)探測(cè)對(duì)象的研究進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和線站配置的優(yōu)化,提供多種外場(chǎng)環(huán)境,具備對(duì)薄膜、異質(zhì)結(jié)、表面、界面、納米棒、原子鏈等低維材料與器件開展多維度、多尺度、多模式的結(jié)構(gòu)研究能力,尤其是對(duì)表界面結(jié)構(gòu)的探測(cè)表征能力。
【主要特色Features】
入射光自由度:能量可調(diào),偏振可調(diào),可向下偏折
?光束高度相干:GIXPCS,WAXPCS,BCDI方法可實(shí)驗(yàn)
?多種樣品環(huán)境:原位生長(zhǎng), 溫度, 電場(chǎng), 磁場(chǎng), 應(yīng)力、電化學(xué)反應(yīng)
?定向共振激發(fā):偏振與能量可調(diào)性
?元素識(shí)別能力:共振散射,熒光譜
?動(dòng)態(tài)探測(cè)能力:時(shí)間分辨X射線散射,GI-/WA- XPCS
?偏振分析能力:6+3圓衍射儀,散射光偏振分析
?低維結(jié)構(gòu)分析能力:超薄薄膜、表面、界面
?快速CTR分析能力:高能光源+微聚焦
EH1通過(guò)采用可伸縮飛行通道,集成WA-XPCS和SAXPCS、WAXRD和GIXRD。
EH2將建成全球首個(gè)“混合MBE+XPCS集成”原位結(jié)構(gòu)探針;
EH2可建成全球首個(gè)可采用倏逝波調(diào)制薄膜生長(zhǎng)形貌的原位結(jié)構(gòu)探針集成裝置
- 主要設(shè)備
Huber6+3圓衍射儀
飛行管道
- 樣品環(huán)境Sample Environments
高溫樣品環(huán)境300-1573 K
低溫樣品環(huán)境5-300 K
真空樣品環(huán)境10-7?Pa
- 探測(cè)器Detectors
面探測(cè)器Eiger 4M
點(diǎn)探測(cè)器 9910
LoDiSP主要實(shí)驗(yàn)方法包括XRD,GIWAXS,PDF和XPCS等方法。
Daisy-PDF由Python編寫的面向全散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理軟件,支持高性能并行批處理,提供了圖像導(dǎo)入、預(yù)覽、預(yù)處理、方位角積分、PDF函數(shù)計(jì)算、結(jié)果可視化等模塊,能夠?qū)崿F(xiàn)從衍射圖樣到PDF函數(shù)全流程的快速處理。Daisy-PDF支持tiff和HDF5等格式的數(shù)據(jù)處理。Daisy-PDF提供了基于Jupyter生態(tài)的Web 前端用戶界面,部署在HEPS 交互式計(jì)算 Torch 平臺(tái)上,用戶可以在實(shí)驗(yàn)站上通過(guò)部署的瘦終端訪問實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并調(diào)用HEPS計(jì)算資源進(jìn)行PDF數(shù)據(jù)處理。
Daisy-XPCS 由Python編寫的X射線光子相關(guān)譜軟件,提供了圖像導(dǎo)入、mask和ROI的選擇,預(yù)處理、二次自相關(guān)函數(shù)(g2)計(jì)算、雙時(shí)關(guān)聯(lián)函數(shù)(c2)計(jì)算、結(jié)果可視化與擬合分析等模塊,能夠?qū)崿F(xiàn)在線和離線數(shù)據(jù)的快速重建,支持tiff和HDF5等數(shù)據(jù)格式,支持基于CPU和GPU加速方式。Daisy-XPCS提供了基于Jupyter生態(tài)的Web 前端用戶界面,部署在HEPS 交互式計(jì)算 Torch 平臺(tái)上,用戶可以在實(shí)驗(yàn)站上通過(guò)部署的瘦終端借助Daisy-XPCS訪問實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并調(diào)用HEPS GPU計(jì)算資源進(jìn)行X射線光子相關(guān)譜數(shù)據(jù)處理。