2-仪器进展-课件-姜锋.pdf

2. X射线衍射仪系统及实验技术 X射线源 衍射几何与光路 探测器 X射线源的发展 一、密封式X射线管 1. 玻璃密封X射线管 2. 精密陶瓷X射线管 3. 细聚焦X射线管 4. 准单色X射线管（第二阳极受X射线激发发射荧光X射线以获得准单色X射线） 二、旋转阳极（转靶）X射线发生器 1.旋转阳极靶X射线管 2. 超高功率转靶X射线发生器 3. 低压高电流转靶X射线发生器 4. 高能X射线发生器 5. 细聚焦流转靶X射线发生器 三、高强度脉冲X射线源 1. 等离子体 2. 高能闪光X射线源 3. 激光驱动的X射线源 四、X射线激光 五、同步辐射X射线源 材料学院 姜锋 实验室X射线源 1. 高功率：转靶Ｘ射线发生器 常用：18kW （12kW），60kV 300mA 最高：90kW, 150kW, （常规：2.4kW 、60kV、80mA） 高频高压发生器：稳定度高、体积小 2. 高亮度：微小焦点、节能, 亮度大于转靶 Oxford, Rigaku 3. 精加工陶瓷X射线管（Philips ） 配上精加工模块式的测角仪、光学元件 不用调整的仪器，操作简单安全 Drawing shows X-ray tube with additional negatively charged grid (white arrow) that can be switched on and off to generate discrete pulsed fluoroscopy. Note cathode (curved arrow) and anode (black arrow). 材料学院 姜锋 UltraBright Microfocus X-Ray Source / 15~60µm 同步辐射（synchrotron radiation ）是由以近光速行进的电子束在受外在偏转磁铁的磁力改 变运动方向时所发射的电磁波。同步加速器的结构包含电子枪或离子源、线型加速器、偏转磁 铁、真空腔、RF腔、实验站等。电子或离子首先由电子枪或离子源激发产生，经直线加速器 加速到接近光速，再通过输送管道进入储存环。储存环是由许多磁铁组成。粒子在储存环旋转 处受到偏转磁铁作用发生偏转，并在直线段持续加速以保持动能，并在储存环中作回旋运动， 同时不断发出同步光。光束路线将同步光从储存环引导出来，凭借内部精密的光学组件将同步 光聚焦并选取合适波段的同步辐射送入实验站。科学研究人员在实验站测量同步辐射经过物体 反射、衍射、散射及透射后的光谱或是探测物体被光子激发出的电子、离子等，来研究物体的 结构性能。 图一：同步辐射设施架构 图二：同步辐射产生原理 北京同步辐射装置(BSRF)是北京正负电子对撞机国家实验室的一部分，是一个向社会 免费开放的大型公共科研设施。 同步辐射是一种具有高强度、高亮度、高准直性、具有时间结构和极化特性，以及从 远红外到X射线范围连续光谱的先进光源。 北京正负电子对撞机同步辐射装置拥有4个插入件，14条光束线和14个实验站。它的 特征能量在2.2GeV专用运行模式下高达5.8GeV，使得同步辐射可以提供20KeV 以上的硬X射 线。BSRF拥有14个实验站：EXAFS实验站、形貌实验站、漫散射实验站、小角散射实验站、 衍射实验站、光刻实验站、LIGA实验站、光电子能谱实验站、X射线荧光分析实验站、高压研 究实验站、真空紫外实验站、软X光学实验站、生物大分子晶体学实验站、探测器和中能区谱 学实验站。 Schematic view of E4 x-ray beamline at Hamburger Synchrotron Radiation Laboratory (HASYLAB) at DESY in