XAFS光束线站.PDFVIP

XAFS 光束线站 1．科学目标 X 射线吸收精细结构谱（XAFS ）是随着同步辐射装置的发展而成熟起来用 途广泛的实验技术，是研究物质结构非常重要的方法之一。该技术的主要特点是 能够在固态、液态等多种条件下研究原子（或离子）的近邻结构和电子结构，具 有其它 X 射线分析技术（如晶体衍射和散射技术）无法替代的优势。例如，用 XAFS 研究单晶，可以获得用晶体衍射方法所不能得到的和化学键有关的几何与 电子结构信息，如氧化态、自旋态、共价键等。由于具有上述特点，XAFS 分析 技术被广泛地应用于材料科学、生物、化学、环境和地质学等诸多领域，并涵盖 从基础研究到工业应用等各个方面。目前，XAFS 光束线站是世界同步辐射装置 上涉及学科面最广，用户最多的光束线站。 SSRF 的 XAFS 光束线站是一个基于多极 wiggler 光源(MPW)的通用、高性 能 X 射线吸收光谱实验装置。本光束线站将主要用于高能量分辨、高光谱纯度 和高信噪比的 X 射线吸收精细结构谱学研究。在装置建成初期首先实现常规的 透射和荧光 XAFS 实验方法，为最广泛的用户群提供可靠、稳定和操作简便的实 验平台，同时为以后逐步发展全电子产额、组合实验技术以及其它新技术奠定基 础。相对于弯铁光源，采用多极 wiggler 光源，可以获得高得多的光通量，降低 XAFS 的检测限(检测限与光通量的平方根成反比) 。实验站可实现如下的目标： 1) 进一步提高检测限，预计可以达到 1ppm。 a) 对于土壤环境样品和地质样品等有很多荧光本底的样品中的重金属元 素的实际检测限可望接近 10ppm。 b) 对于金属蛋白溶液样品，检测限可以达到 20μM 。 c) 通过调节 wiggler 的磁场强度，对于低浓度的 K 、Ca、V 、Ti 等低 K 能量边的元素的检测十分有利。 2) 更适合开展时间分辨的 EXAFS(缩短快速扫描时间) 。 2 ．线站主要性能指标 光子能量范围： 4-22keV 聚焦、4-40kev 非聚焦 能量分辨(@10keV) ： 2×10-4 Si(111) 晶体 样品处光通量(@10keV) ： ≥ 1012 phs/s /100mA 聚焦光斑尺寸： ≤ 0.5×0.5 mm2 (H×V) 高次谐波含量(@6keV) ： 10-4 3 ．实验站配置 1) 实验平台(1.2 x 2.4 m)，可升降，用于安装整个探测的光学系统及采集系统。 5 实验平台可垂直方向行程 100mm 左右，定位精度 10μm ，使样品处光斑的 非常稳定，这点对聚焦光斑尤其重要。一个典型平台的主要参数如下： 水平行程: 50 mm x 100 mm 垂直行程：100 mm 载重: 450 kg 重复精度 10 micron 分辨率 4 micron 运动控制:步进电机 平台表面孔型: 1/4-20, 1 inch (25.4 mm) 2) 带精密转角仪的样品台（多维运动平台），用于放置样品和探测器，可以灵 活地调整安装方式以适应不同的实验要求，主要为方便掠入射实验和衍射实 验。样品台含有三维平动(精度 1μm) 、两维角度调整及一维转动。技术参数 如表所列： 运动轴 行程 分辨率 全程精 单 向 重 速度 偏心 晃动 度 复性 Y 方向移动 100mm 1μm 10μm 1μm 2mm/s ____ ____ X 方向移动 100mm 1μm 10μm 1μm 2mm/s ____ ____ Z 方向移动 30mm 1μm 10μm 1μm 2mm/