2023年5月,國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高能同步輻射光源(HEPS)自主研制的共振非彈性散射(RIXS)分析晶體完成在線實(shí)測(cè),實(shí)測(cè)能量分辨率37.7meV@8.9keV,標(biāo)志著HEPS自主研制光學(xué)部件又進(jìn)一步。
HEPS是亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源,有利于開展高能量分辨譜學(xué)實(shí)驗(yàn)。為滿足高分辨譜學(xué)需求,HEPS光源部署自主研制高分辨RIXS譜學(xué)分析晶體,100毫米直徑的球面襯底上,布滿近1萬塊1.5毫米見方、2毫米厚的小晶塊,小晶塊之間排列取向精度誤差小于400μrad。該類分析晶體制備工藝極為復(fù)雜,國(guó)際上僅有少數(shù)光源具備此類分析晶體研制能力。HEPS高能量分辨譜學(xué)線站負(fù)責(zé)人徐偉研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)機(jī)械、光束線控制系統(tǒng)相關(guān)人員,聯(lián)合多學(xué)科中心晶體實(shí)驗(yàn)室積極攻關(guān),完成RIXS分析晶體自主加工。
RIXS分析晶體的在線表征是檢驗(yàn)分析晶體品質(zhì)的關(guān)鍵步驟。2023年5月,高分辨譜學(xué)線站團(tuán)隊(duì)包括徐偉研究員、郭志英副研究員、張玉駿副研究員、靳碩學(xué)副研究員等通過與日本超級(jí)環(huán)光源-日本量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)線站(SPring-8-QST-BL11XU)的Kenji Ishii(石井賢司)教授合作,順利完成了RIXS分析晶體的在線表征。曲率半徑2米的單晶硅(553) RIXS分析晶體,實(shí)測(cè)分辨達(dá)到37.7meV (FWHM)@8985eV。這一結(jié)果表明,HEPS團(tuán)隊(duì)已具備RIXS分析晶體自主研制能力。
值得一提的是,2022年10月,依托北京同步輻射裝置,HEPS首批自主研制X射線拉曼散射(XRS)譜儀分析晶體完成在線表征,實(shí)測(cè)1eV(FWHM)@9.7 keV;2023年3月,依托上海光源BL13SSW稀有元素線站,HEPS相關(guān)人員與上海光源邊風(fēng)剛研究員、何上明研究員、曾建榮副研究員、洪春霞高級(jí)工程師等團(tuán)隊(duì)合作,完成了一批(15組)條帶型高分辨XRS分析晶體的在線表征,實(shí)測(cè)0.53 eV@9.7 keV。
高分辨分析晶體再一次取得突破性進(jìn)展,離不開團(tuán)隊(duì)合作、國(guó)內(nèi)外同行協(xié)助。下一步,團(tuán)隊(duì)成員將齊心協(xié)力,進(jìn)一步開發(fā)定制指數(shù)面硅基、非硅基高能量分辨分析晶體。在滿足HEPS高分辨分析晶體需求基礎(chǔ)上,也可為國(guó)內(nèi)外同行提供先進(jìn)光學(xué)部件。
高分辨分析晶體在線表征得到上海光源稀有元素線站BL13SSW、測(cè)試線站BL09B,日本SPring-8 BL11XU等線站的大力支持。
圖1.測(cè)試團(tuán)隊(duì)在日本SPring-8 BL11XU線站2m-RIXS譜儀前合影
前排(從左到右) 李明、石井賢司、徐偉、張玉駿、歐自娜,靳碩學(xué) 后排(從左到右)黃穎科、郭志英
圖2.真空吸附型分析晶體安裝在譜儀上
圖3. Cu K-edge-RIXS實(shí)驗(yàn)用,曲率半徑2米的像素型分析晶體及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖4. 測(cè)試團(tuán)隊(duì)在上海光源稀有元素線站7元1m-XES譜儀前合影,(從左到右) 郭志英、徐偉、曾建榮、楊俊亮、張玉駿、刁千順、靳碩學(xué);
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