負(fù)責(zé)人:默? 廣,010-88235993,mog@ihep.ac.cn
試用課題(PILOT proposal)聯(lián)系人:默? 廣,010-88235993,mog@ihep.ac.cn
【科學(xué)目標(biāo)Scientific Scope】
粉光小角散射線站將為廣大用戶提供X射線小角散射(SAXS)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)測試。SAXS技術(shù)通過測量X射線經(jīng)過樣品后在小角度范圍內(nèi)的散射強(qiáng)度分布,提供樣品內(nèi)納米尺度的粒度、形狀、尺寸分布、周期性、分形等全面結(jié)構(gòu)信息。因SAXS技術(shù)通過曝光式采集,采集時(shí)間可隨著光通量的增大而減小至毫秒甚至微秒量級,所以適宜物質(zhì)納米尺度結(jié)構(gòu)特征的動(dòng)態(tài)變化,成為納米科學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和軟物質(zhì)科學(xué)等領(lǐng)域不可或缺的分析工具。另外,SAXS對樣品的適用范圍較寬且制備簡單,樣品狀態(tài)可以是液體、粉末、薄膜甚至可以是它們的混合體。SAXS測試一般不具有破壞性,可反復(fù)使用或供其它測量使用。
為能滿足廣大用戶的常規(guī)的測試需求,粉光小角散射系統(tǒng)追求建設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、通量高、統(tǒng)計(jì)性好、多功能SAXS線站。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述:由真空外波蕩器產(chǎn)生細(xì)束基波輻射(8-12keV),能量帶寬1.5%,(這種準(zhǔn)單色光稱為粉光),它被水平偏轉(zhuǎn)和準(zhǔn)直后照射到樣品上,散射信號被安置于光路內(nèi)的SAXS、WAXS和USAXS探測器分別接收,獲得不同角度范圍的散射信號。
????【主要參數(shù)】
能量范圍(keV)
8-12keV
能量分辨率(△E/E)
1%
最小光斑尺寸(H*V)
100μm *100μm
最大光斑尺寸(H*V)
500μm*500μm
光通量
5E14
樣品環(huán)境
高溫、低溫、拉伸,液相合成
探測器
Eiger 4M
應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域
化學(xué),材料,物理
【主要特色Features】
1. 光子高通量:約1015cps,適宜弱散射信號和動(dòng)態(tài)散射探測。
2. 測量范圍大: ?-nm-μm,滿足結(jié)構(gòu)尺寸豐富樣品研究。
3. 聚焦模式多: 可提供聚焦光斑在不同位置的多種聚焦模式。
4. 點(diǎn)狀圓形光斑:適宜各向異性樣品的測量。
5. 探測器組合:真空版光子計(jì)數(shù)型探測器,數(shù)據(jù)質(zhì)量高。
【主要實(shí)驗(yàn)方法】
常規(guī)透射式:WAXS、SAXS、USAXS技術(shù)或聯(lián)合測量。
掠入射測量:GiWAXS、GiSAXS技術(shù)的測量。
對于快速的變化過程,可提供毫秒量級時(shí)間分辨(T-SAXS)的動(dòng)態(tài)散射探測。
【各部分介紹Description】
插入件:插入件是傳統(tǒng)經(jīng)典的真空外波蕩器IAU25,基波能量為8~12 keV。
光束線:為保持高通量的優(yōu)勢,部分實(shí)驗(yàn)可直接利用波蕩器產(chǎn)生的準(zhǔn)單色光作為入射光。對于能量分辨率(角分辨率)要求較高的實(shí)驗(yàn),可以通過后續(xù)添加可移入移出單色器來彌補(bǔ)。
實(shí)驗(yàn)站:相機(jī)管道長度23m,配備3臺(tái)Eiger 探測器,分別用于原子尺寸(廣角),納米尺寸(小角)和微米尺度的測量。
【線站設(shè)備Equipment Availability】
- 樣品環(huán)境Sample Environments
小角站目前配備自制的高溫環(huán)境、低溫環(huán)境,雙向拉伸機(jī),四向拉伸機(jī),原位液相成核生長等樣品環(huán)境。
????- 探測器Detectors
序號
用途
型號
探測角度
像素尺寸
頻率
1
WAXS
Eiger 4M
5-50
75μm×75μm
100Hz
2
SAXS
Eiger 4M
0.04-6
75μm×75μm
100Hz
3
SAXS
Eiger 1M
0.004-0.4
75μm×75μm
2000Hz
?
????-?制樣設(shè)備Sample preparation?
? ? 小角站配備離心機(jī),冷卻水循環(huán)機(jī),球磨機(jī)、移液器等制樣設(shè)備。
【數(shù)據(jù)收集與處理Data Acquisition】
ID08線站提供小角散射數(shù)據(jù)處理軟件Daisy-SAXS。
Daisy-SAXS由Python編寫的面向小角散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理軟件,提供了圖像導(dǎo)入、預(yù)覽、預(yù)處理、光斑中心校準(zhǔn)、mask生成、方位角積分、相似性判斷、guinier擬合、BIFT擬合、分子寬度計(jì)算、結(jié)果可視化等模塊,支持tiff和HDF5等格式的數(shù)據(jù)處理。Daisy-SAXS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)站上通過部署的瘦終端借助Daisy-SAXS訪問實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并調(diào)用HEPS計(jì)算資源進(jìn)行小角散射數(shù)據(jù)處理。
【應(yīng)用領(lǐng)域舉例】
SAXS是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征的一種技術(shù)和方法,研究的對象遠(yuǎn)大于原子尺寸的結(jié)構(gòu),從納米量級甚至到微米量級,所以涉及的樣品范圍很廣。總得來講,SAXS研究對象主要有納米材料,介孔材料,生物大分子,高聚物等。