非弹性X光散射及酠L12XU光束线 - NSRRC.PDF

非彈性X光散射及酠L12XU光束線 非彈性X光散射 (Inelastic X-ray Scattering: IXS) 是一門可直接量測凝態物質系統之動態行為的尖端實驗技術。該實驗 技術結合高能同步輻射光源已廣泛應用在晶格動力學、電子能譜學、及強關聯電子系統等基礎前沿研究領域。本中心於日 新新 本SPring-8同步輻射光源建造之聚頻磁鐵光束線(BL12XU) 即為配合電子能譜學、強關聯電子系統、及各類由壓力、溫ｈ及 實實 外加電場和磁場所引起相變之研究而設計建造。本文簡要介紹光束線(BL12XU)及非彈性X光散射實驗的基本原理及技術。 驗驗 技技 術術 前言 邊之能量範圍為5-10 keV ，並可在相同能量範圍內進行高 一般而言，研究凝態物質系統的物理性質可以歸結為 解析力X光發光光譜實驗。已開發實驗樣品環境則包括低溫 兩個方面的問題﹕一個是其靜態結構，即物質系統在靜態 (3.6 K)和高壓。本文餘下部份討論非彈性Ｘ光散射實驗的 時的原子排列﹔另一個是其動態行為 (dynamical 基本原理和技術，本文章之後列舉近二年使用BL12XU完 behavior) 。前者可直接由彈性散射(如中子或X光衍射) 實 成的實驗所發表的重要論文作為應用實例以供參考。 驗獲知﹔後者則只能通過非彈性散射實驗加以研究，非彈 基本原理 性X光散射 (IXS) ﹨是其中有效的實驗手段之一。由於凝態 概念上，非彈性X光散射是一種簡單的實驗。如圖一所 物質系統眾多的奇異特性主要是由其電子結構所決定，研 示，我們用能量為E 和動量為q 的準直單色光子來激發樣 究電子的各種激發態的特性﹨成為了解凝態物質動態行為 1 1 品。具有能量為E ，動量為q 的散射光子在立體角為d Ω的 的一個重要途徑。 2 2 範圍內通過彎曲晶體能量解析儀接收後被聚焦到偵測器。 由於X光直接對電子產生交互作用，IXS對各種電子激 樣品中電子能量因散射光子的影響與改變，請參考資料[1] 發的研究尤為直接。這項實驗技術還提供其他非彈性散射 (如中子和電子散射) 技術所沒有的特點。例如，散射過程 之能量和動量轉移量 (energy and momentum transfer) 為 Detector Rowland Circle 獨立可變量且可涵蓋物質介電響應的全部範圍﹕即能量轉