4月15日,經(jīng)過(guò)一年多技術(shù)攻關(guān),高能同步輻射光源(HEPS)束控部束線控制系統(tǒng)和北京同步輻射裝置熒光站(BSRF-4W1B)合作,成功實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)樣品的飛掃實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這次實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,新開發(fā)的飛掃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將4W1B站原有單個(gè)樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間由原來(lái)的小時(shí)量級(jí)縮短為分鐘量級(jí),實(shí)驗(yàn)效率提高了1個(gè)量級(jí)及以上。飛掃實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程均得到了4W1B線站認(rèn)可,該飛掃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將于近期對(duì)用戶開放使用。
利用同步光的高空間分辨率,結(jié)合逐點(diǎn)面掃描(step scan)技術(shù),解析樣品中元素組分、含量、結(jié)構(gòu)等信息,已經(jīng)成為國(guó)際上先進(jìn)同步輻射裝置很流行的技術(shù)。飛掃(fly scan)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)多軸運(yùn)動(dòng)與探測(cè)器之間協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng),在合適的時(shí)間和位置等條件下獲取期望的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可提高面掃描效率,減少長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試?yán)鄯e的不穩(wěn)定和樣品輻照損傷等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,實(shí)現(xiàn)大尺寸樣品(厘米級(jí),比空間分辨尺寸高兩個(gè)量級(jí))和3D結(jié)構(gòu)解析等實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
飛掃實(shí)驗(yàn)技術(shù)的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中相關(guān)部件設(shè)備的時(shí)序與同步。同時(shí),為了適用于HEPS多種實(shí)驗(yàn)方法,飛掃實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案應(yīng)具有通用性。經(jīng)深入調(diào)研,HEPS束線控制系統(tǒng)采用了飛掃控制器結(jié)合閉環(huán)掃描臺(tái)等技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)飛掃。
4W1B熒光站是BSRF唯一粉光二次微聚焦線站,樣品處光斑尺寸為50微米,光通量可達(dá)1013光子數(shù)/秒,向用戶開放逐點(diǎn)XRF面掃描(2D)和X射線發(fā)射譜兩種實(shí)驗(yàn)方法。在過(guò)去的實(shí)驗(yàn)中,由于通量高,XRF掃描實(shí)驗(yàn)不得不用10~35層鋁箔衰減入射光,避免樣品的輻照損傷。并且以前采用的逐點(diǎn)掃描方式效率不高,因此實(shí)驗(yàn)站無(wú)法開展大尺寸或大數(shù)量樣品的2D元素分布實(shí)驗(yàn)。飛掃技術(shù)實(shí)驗(yàn)的成功不僅可以大大提高常規(guī)XRF面掃描實(shí)驗(yàn)效率,還可減少樣品輻照損傷,為用戶迫切需要的大尺寸樣品2D、3D元素分布實(shí)驗(yàn)的開展奠定了基礎(chǔ)。
系統(tǒng)成員除了在4W1B線站開展標(biāo)準(zhǔn)銅網(wǎng)、刀片銳端和真實(shí)用戶樣品等飛掃熒光實(shí)驗(yàn)外,還同步進(jìn)行了飛掃實(shí)驗(yàn)過(guò)程優(yōu)化、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和后期處理等全流程性測(cè)試,飛掃實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可靠性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和使用便捷性等多方面都得到了驗(yàn)證,為飛掃實(shí)驗(yàn)技術(shù)未來(lái)在HEPS線站上應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。HEPS建成后,將成為世界亮度最高的四代光源之一,能為實(shí)驗(yàn)線站提供尺寸更小、亮度更高的同步光束,結(jié)合飛掃技術(shù),HEPS各線站將為用戶提供更高效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
此項(xiàng)工作主要由HEPS束線控制系統(tǒng)副負(fù)責(zé)人周愛玉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展。
圖1:標(biāo)準(zhǔn)銅網(wǎng)AG100飛掃測(cè)試結(jié)果
圖2:刀片銳端飛掃測(cè)試結(jié)果
圖3:HEPS束線控制系統(tǒng)與4W1B站部分成員現(xiàn)場(chǎng)合影
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