同步辐射

摘要： 锂离子电池因具有较高的能量密度已广泛应用于便携式电子产品中。然而,它们在电动汽车和电网储能方面的潜在应用需要更高的能量密度。开发下一代电化学能源存储器件仍然存在巨大的挑战。同步加速X射线成像技术由于具有无损性、元素敏感性和高穿透性等天然优势,正受到越来越多地关注。本文重点介绍了同步辐射的X射线成像技术及其相关应用,以了解能量材料的物理/化学性质和反应机理。讨论了几种主要的X射线成像技术,包括X射线投影成像、透射X射线显微镜(TXM)、扫描透射X射线显微镜(STXM)、X射线荧光显微镜(XFM)和相干衍射成像(CDI)。希望这篇综述能够拓宽读者对X射线成像技术的认识,并为能源材料的研究提供新思路和可能性。

摘要： 2021年高考北京物理选择压轴题以同步辐射光源为情境命题,使广大中学师生了解到了这一大型科研工程案例.笔者曾有幸参观第三代同步辐射光源“上海光源”,并查阅了相关资料,从同步辐射的原理、发现、特点、发展历史、应用举例等方面入手,对同步辐射光源进行了科普,并思考、挖掘了将这一素材与高中教育教学挂靠结合的切入点.

摘要： 基于高次谐波的特性,在上海光源X光学测试线分别进行了吸收谱、成像和衍射相关检测实验,拓展了在线检测中同步辐射的光谱范围和应用场景。利用元素Se的K吸收边对光子能量为12.658 keV高次谐波进行测量,实现了Si(111)双晶单色器4.219 keV能量下限的标定;利用Si(111)晶体的光子能量12 keV高次谐波的衍射成像,研究了晶体热形变引起的Si(333)晶格面衍射的光斑畸变现象;利用双晶单色器出射的光子能量为60keV的高次谐波,完成了对Si(111)高能劳厄晶体摇摆曲线的测量。

摘要： 本文研究了经局部塑性变形后,Fe_(78)Si_(9)B_(13)金属玻璃在原子尺度上的结构演变及其对合金显微硬度的影响.借助砂纸作为传力的媒介,充分放大了作用于带材表面上的等效压力,发生塑性变形后合金表面产生了大量的剪切带.基于倒空间和实空间的同步辐射X射线衍射分析,在塑性变形后,合金结构的致密度增大,过剩自由体积被排出,并由此揭示了Fe_(78)Si_(9)B_(13)金属玻璃在短程及中程尺度上原子协同重排行为.结合高分辨透射电子显微镜观察的结果,Fe_(78)Si_(9)B_(13)金属玻璃在发生塑性变形后,结构不均匀的程度将会加剧.此外,不同于单轴加载下金属玻璃的加工软化,Fe_(78)Si_(9)B_(13)金属玻璃在发生局部塑性变形后,维氏硬度增大,表现出局部的加工硬化行为.从自由体积的角度看,合金表面的大量剪切带可能是由于剪切带影响区域的重叠和交叉发生相互作用,并加速原子迁移,使自由体积湮灭的速率大于产生速率.

摘要： "小太阳"EAST、同步辐射、稳态强磁场、大科学装置集中区、九章、墨子号、质子刀、嫦娥钢、悟空探秘、本源司南、祖冲之号……在合肥,创新是一种城市气质,由内而外的"科里科气"正扑面而来。2021年12月3日起,合肥报业传媒集团重磅推出科学+融媒体工作室。

摘要： Ziegler-Natta催化剂是聚烯烃生产的核心,但在原子层面对催化剂结构和聚合机理的认识仍不够清晰。同步辐射X射线吸收光谱(XAFS)技术可有效观测催化剂活性中心原子临近壳层的化学结构,辅助探究聚合机理。综述了利用XAFS技术对Ziegler-Natta催化剂进行表征的研究进展,重点关注催化剂各组分对活性中心结构的影响,并对聚合机理的研究进行总结。

摘要： 本文基于X射线衍射动力学分析了劳厄晶体的分束特性,模拟了晶体吸收和入射光角发散对于透射光和衍射光摇摆曲线的影响,定量给出晶体衍射面内角调节范围和晶体加工厚度对于劳厄衍射分束比的调制.在实验中,采用分析晶体和分束晶体的消色散配置限制入射光角发散的影响,实现300μm厚Si(220)晶体面内角调节劳厄衍射分束的精确测量,并得到300μm,400μm和500μm厚度Si晶体分束比的调节范围,实现了透射光和衍射光强度的定量调制.

摘要： 同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术。同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光(SR-TXRF)以及用于三维无损分析的同步辐射X射线荧光扫描和成像方法(如X射线荧光CT、X射线荧光全场成像、共聚焦X射线荧光和掠出射X射线荧光等)。X射线荧光光谱法通过测量元素的特征X射线发射波长或能量,识别元素,该方法首先通过测量发射的特征线强度,然后将该强度与元素浓度联系起来,对给定元素进行量化分析。X射线荧光光谱技术可以进行多元素同时分析,同步辐射X射线荧光谱亮度高,可调谐,相干性、准直性及偏振性好,可以用于分析样品元素的含量和空间分布。近些年来随着新光源技术的使用、分析软件的更新换代和定量分析方法的发展,对同步X射线荧光光谱分析产生了极大促进,采用新型X射线光学元件和探测器,能极大提升分辨率和探测效率,促进相关学科应用的发展。介绍了近几年来国内外同步辐射X射线荧光光谱分析技术及其应用发展状况,给出了国内外比较典型的同步辐射X射线荧光光谱分析光束线站最新技术方面的发展概况,并列举了一些典型应用成果,例如在生物医学、环境科学、地质考古、材料科学和物理及化学等领域的应用。对于本领域及相关领域的专家学者了解国内外同步辐射技术发展现状、应用研究成果具有一定的参考意义。

摘要： 为探究新型燃料3-甲基-2-丁烯-1-醇的光化学性质,利用同步辐射真空紫外光结合超声膨胀分子束反射式飞行时间质谱研究3-甲基-2-丁烯-1-醇分子在8~12 eV光子能量范围内的光电离解离反应。通过测量母体分子的光电离质谱以及母体离子和主要碎片离子的光电离效率曲线,并使用Gaussian软件计算了电离解离过程中所有中间体、过渡态和产物的结构与能量,根据实验结果与理论计算,确定了3-甲基-2-丁烯-1-醇的电离能为8.69 eV,主要碎片离子C_(4)H_(7)O+和C_(5)H_(8)+的出现势分别为9.52和9.65 eV。提出了其可能的解离通道为C_(5)H_(10)O^(+)→C_(4)H_(7)O^(+)+CH_(3)与C_(5)H_(10)O^(+)→C_(5)H_(8)^(+)+H_(2)O,分析出解离机制主要为甲基自由基的脱离与H原子的转移,为3-甲基-2-丁烯-1-醇的大气光化学反应机制提供了参考。

摘要： 肾结石是全球的泌尿系统常见病、多发病,且复发率高居不下。一般认为,尿中结石晶体的盐类呈超饱和状态,以及尿中抑制晶体形成物质不足是肾结石产生的主要因素。肾结石病因较复杂,目前提出了多种有关肾结石病因的学说,主要是从人体种族遗传、疾病、代谢和饮食习惯等方面研究结石病因,来推测其导致不同的种类的产生,再针对性制定治疗方案,但临床上肾结石内科治疗效果仍欠佳。积极探索肾结石形成和生长机制,无疑能对科学治疗肾结石有积极的意义。直观观察到结石的内部结构,并根据这些结构特征推测出结石的形成和成长轨迹,是研究肾结石形成和生长机制的重要一环。传统的研究手段难以无损获得结石的内部结构,目前未见肾结石微观结构相关报道。高分辨率显微CT特别是同步辐射X射线显微CT的出现,无疑能为这一研究提供先进的检测手段。上海同步辐射光源作为第三代优质同步辐射光源,具有高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽频谱范围等特点,其配合高分辨的X射线探测器可实现精确、灵敏的组织结构信息的快速、无损检测,在保持标本完整性的前提下,清晰再现样品内部的三维显微结构,从而克服了传统的二维切片技术存在破坏组织结构的完整性、无法准确获得组织结构的三维空间信息和基质成份等局限性。利用上海同步辐射光源X射线显微CT技术,对32例肾结石患者的结石微观结构进行了解析。实验结果表明肾结石内部结构差异明显,可归纳为6种类型:Ⅰ两相密实型;Ⅱ结晶型;Ⅲ连续多层沉积型;Ⅳ非连续多层沉积型;Ⅴ镶嵌式多孔型;Ⅵ复合型。研究结果有助于进一步深入揭示肾结石生长机制,也为肾结石更为精准治疗提供了新的科学视角和依据。

摘要： 真菌-矿物相互作用在元素生物地球化学循环及全球变化过程中起到重要作用.全球94％以上的陆地植物与真菌形成共生关系,植物根部土壤真菌菌丝的累积长度为100km/kg,局部高达600km/kg.目前,针对真菌-矿物界面过程的理解还很缺乏.以赤铁矿和哈茨木霉(Trichoderma guizhouense)为研究对象,采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、同步辐射显微红外成像(SR-FTIR)和微束X射线荧光(μ-XRF)技术原位分析真菌菌丝-矿物界面过程,研究了菌矿培养试验中生物风化的界面机制.

摘要： 在过去20多年里,基于同步辐射的×射线吸收谱在分子材料研究中起到了重要的作用,这归因于X射线吸收谱具有元素选择性,在获取金属原子的氧化态、局域结构、近邻配位原子、吸附分子等重要信息方面发挥了重要作用.×射线吸收谱与XPS,SEM等常用手段相比,除了可以获得重要的结构信息外,最大优势在于可以开展原位工作状态下材料的结构研究,同时还可以与X射线衍射,拉曼光谱,红外光谱,紫外光谱等其他重要手段联用,从而获得全方位立体信息.金属配合物在固体表面、固液、液液界面通过分子间作用力可以自组装形成具有特殊光、电、磁功能的分子材料,其功能特性与分子结构具有密切的关系,尤其是与金属原子的电子结构和配位结构密切相关.

摘要： 针对聚芳砜酰胺纤维(芳砜纶)力学性能不足的问题,我们采用同步辐射的广角X射线衍射(WAXD)技术,结合分子模拟方法,首次确定了聚对二苯砜对苯二甲酰胺(pt-PSA)的晶胞参数、大分子构象和空间排列方式,表明pt-PSA大分子采用大的Zig-Zag构象排入晶格,形成了层次堆砌的结晶结构;进一步利用同步辐射的小角X射线散射(SAXS)从更大尺度上说明纤维内部形成了周期性的片晶堆积结构.结合模拟计算获得的晶态pt-PSA三维方向的Young,s模量,说明了制约pt-PSA纤维力学性能的结构性因素.

摘要： 过去20多年里,基于同步辐射的X射线吸收谱在分子材料研究中起到了重要的作用,这归因于吸收谱在获取金属离子的氧化态、局域结构、近邻配位原子、吸附分子等重要信息方面发挥了重要作用.吸收谱与XPS,SEM等常用手段相比,除了可以获得重要的结构信息外,最大优势在于可以开展原位工作状态下材料的结构研究,同时还可以与X射线衍射,拉曼光谱,红外光谱,紫外光谱等其他重要手段联用,从而获得全方位立体信息.金属配合物在固体表面、固液、液液界面通过分子间作用力可以自组装形成具有特殊光、电、磁功能的分子材料,其功能特性与分子结构具有密切的关系,尤其是金属原子的电子结构、与近邻配体的配位结构、在界面所形成的自组装体排列结构.依托上海光源X射线吸收谱学线站，建立、发展和完善了GI-XAFS技术，研制了部分设备，搭建了相应的测试平台，获取处于表界面中的配合物分子结构以及不同组分之间的相互作用机制等谱学信息，在全反射临界角附近，通过调整入射X射线的角度，从而达到对样品结构进行精细分析的目的，建立了功能性金属配合物分子在表界面的自组装体同步辐射XAFS研究方法。

摘要： 目的:利用同步辐射下的相衬成像结合CT及三维重建技术,研究探讨小鼠肝纤维化的影像学表现.rn 方法:30只BALB/C小鼠随机分为正常对照组、模型组.造模采用40mL/L硫代乙酰胺腹腔注射致小鼠肝纤维化模型,共8周.每两周结束时处理存活的2只小鼠,生理盐水置换血液,得到不同程度肝纤维化的肝脏标本.实验在上海同步光源BL13W1线站进行扫描及三维重建，观察离体的不同程度肝纤维化组织在类同轴成像中肝内成分及结构的显示。rn 结果:类同轴CT技术在不使用造影剂的情况下可以在早期肝纤维化的模型的CT中显示沿门静脉分布的小片状高密度影，在晚期肝纤维化的CT图像中范围较前更大，并与病理学切片中纤维沉积的改变相对应(图1)。对照组及模型组的CT重建图像可以清晰显示肝内门静脉及肝静脉各级分支，可分辨的血管直径达l0um，利用METLAB软件分析显示早期及晚期的肝纤维化模型组的血管密度较正常组增高CP=0.024,P<0.05)，差异有统计学意义。但是血管分支数与肝体积之比指标(P=0.084,P<0.05)不具有统计学差异，但对比正常组有上升趋势(图2)。三维表面重建及血管重建亦清晰显示出肝纤维化后肝表面的结节样改变及各级血管的走形(图3)。rn 结论:同步辐射下的相衬成像结合CT及三维重建技术在不使用造影剂的情况下可以显示小鼠肝纤维化后肝内纤维沉积，肝纤维化的病理性血管生成可以通过该技术进行肝内血管密度的测量，并结合三维重建图像对早期肝纤维的诊断有指导意义。

摘要： 电磁场调控是一种重要的非接触式合金凝固组织控制技术,能够明显地改善组织和均匀成分从而获得优异的力学性能.然而处于高温且不透明的合金凝固过程如同一个黑匣子,无法探知,通常是基于大量的静态金相观察来推断分析合金的凝固行为.由于无法直接观察到电磁场调控下合金凝固的动态过程,如晶体的形核与长大、成分的迁移等,因而对电磁场调控合金晶体生长行为的微观动力学机制缺乏足够的认知,这已成为制约材料电磁加工应用进一步发展的瓶颈.本文依托上海光源BL13W1成像线站，利用高能同步辐射硬x射线实时成像技术及特制的凝固装置，原位研究电磁场调控下Sn基合金晶体的形貌演变与生长行为，系统研究了直流与脉冲电流、行波与脉冲磁场调控晶体生长行为的动力学机制，首次发现过大电流致枝晶尖端分裂，以及行波磁场改变枝晶生长前沿溶质传输模式的独特现象，在此基础上揭示了电磁场熔断枝晶、细化晶粒的内在机理。定量分析电磁场作用下枝晶尖端生长速率以及枝晶间距等关键参数随时间/温度的演变规律，将“时间/温度”与“电磁”因素同时引入晶体生长模型中，构建了具有普适性的电磁场干预下晶体生长动力学模型。阐明了电磁场调控合金结晶组织的内在机理，发现电磁场主要通过改变凝固前沿溶质的传输方式与分布来调控晶体的生长行为与形貌演变，而电磁力碎断枝晶的传统认知并非其主因。

摘要： 针对北方光源探测器预研,本文介绍了一款混合型硅像素探测器读出芯片的初步设计.系统针对同步辐射小角散射应用,工作在单光子计数模式下,计划实现9cm×9cm的灵敏面积.该原型读出芯片包含12×20像素阵列,像素面积为150μm×150μm.实测结果表明,读出芯片可以实现好于100e-的电子学噪声水平,和好于100e-的阈值一致性,从而使得芯片可以实现8keV～20keV的能量探测需求.单元电路可实现1MHz/pixel的计数率指标,从而实现20位的动态范围,并可同时满足好于1kHz的帧刷新率.

摘要： 核能的快速发展和核电的利用,产生大量放射性废物,以及部分放射性核素会不可避免释放到环境中,给环境污染和人类健康带来重大危害.放射性核素在环境中的化学形态和微观结构,对于分析和评价放射性核素在环境中的化学行为及可能的污染,具有重要的科学意义.

摘要： Optics instruments:Rayleigh criteria, resolution in the scale of wavelength.Material detection:Resonance lines of most of elements lie in EUV, soft X-ray and X-ray regions.MLL was designed by CWT.Depth-graded multilayer, thickness 27μm, N=1582.1-D MLL was fabricated, depth 10μm.MLL was characterized at SSRF, 92nm 1-Dfocusing @ 14kev.Reasons for the broadening of the focal line:layer position error & sampling damages,wave-front aberration & vibration of sample stages.

摘要： 氧化钍(ThO2)是潜在的钍基核燃料.钍的5f和6d轨道能量接近容易发生杂化,且6d轨道低于5f轨道,使其6d轨道对配位环境更敏感.ThO2具有萤石晶格结构,其Th4+离子处于由8个O2-离子构成的立方体中心,使得Th4+的6d轨道受晶体场影响劈裂成eg和t2g两组.我们利用高能量分辨率荧光探测模式的X射线吸收近边结构(HERFD-XANES)谱技术,通过采集Th的Lβ5荧光峰,获得了具有约2eV能量分辨率的Th L3边HERFD-XANES数据,从而观察到了ThO2中Th6d轨道的晶体场劈裂eg和t2g间隔约为3.5eV.

摘要： 本发明涉及一种用于同步采集辐射的辐射探测器以及方法。该辐射探测器具有按照APS技术的辐射传感器(1)的二维排列和具有用于同步信号的输入端的分析电路。分析电路包括多个自由运行的电流－频率转换器(4)，用于将辐射传感器(1)的模拟信号转换为数字信号。此外还设置有校正单元(12)用于校正数字信号中的误差，这些误差是由于由同步信号预先给定的、用于采集辐射的额定时间段与自由运行的电流－频率转换器(4)的转换事件之间存在的时间上的偏差而引起的。本发明的辐射探测器可以成本低廉地制造，并能实现简化的和可伸缩的模块化结构。

摘要： 本发明公开了一种中子和伽马射线辐射源同步探测装置，包括由多个第一立方体探测单元、第二立方体探测单元及电路板组合成的魔方式六面体探测器；电路板与外部的计算机相连。另外本发明还公开了利用该探测装置的探测方法。本发明的中子和伽马射线辐射源同步探测方法和装置，利用了可以与伽马射线和中子射线发生相互作用的第一立方体探测单元、第二立方体探测单元及电路板组合而成的魔方式六面体探测器，可以同步精确获取两种辐射源的位置。魔方式六面体探测器均采用高探测效率的辐射探测器，搭配小型化的单片机或智能设备后的体积很小，重量轻便于携带，并且本发明同时具备两种辐射源探测功能，减少了设备种类和成本，提高了探测效率。

摘要： 本发明公开了一种HEMP辐射场与注入能量同步加载试验环境模拟系统和方法，控制计算机通过电路控制模块实现对其他供电单元进行有效控制，气路控制模块控制同步触发控制模块和2个电子触发开关的通断；同步触发控制模块经时延调节装置，与2个电子触发开关连接，其中一个电子触发开关控制辐射源产生装置，在有界波电场模拟器内产生所需的辐射电场，另一个电子触发开关控制注入源产生装置，将注入电流加载到受试设备上。该系统保证辐射场波形和注入电流能够同步作用到受试设备上，有效模拟设备同时受到HEMP电场辐射和端口耦合电压/电流作用环境。基于该系统的模拟方法科学合理、安全可靠，两种加载设备同步性好、加载时差可调。

摘要： 本发明提供一种同步辐射串行晶体学静电纺丝上样装置以及一种基于同步辐射的串行晶体学实验方法。该上样装置包括：微流注射泵；与微流注射泵连接的四通管，样品母液和子液经过四通管被制备成同轴纺丝液；真空腔，包括：真空腔本体，入射窗口和衍射光出射窗口，电源电极针头和电源负极针头；高压电源；以及真空泵；其中，同轴纺丝液被输送到真空腔内，在高电压作用下形成静电纺丝射流，实现稳定可控的串行晶体学上样。根据本发明，为同步辐射光束线站上的串行晶体学实验提供稳定连续的上样，通过抽真空大幅降低空气电离对腔内电场的影响，解决了静电纺丝上样装置在同步辐射线站X射线作用下空气电离干扰的问题，大幅提高了静电纺丝射流的稳定性。

摘要： 本发明涉及一种同步辐射X射线和非同步红外光联用的测量装置，包括发出红外光的红外设备，沿所述红外光走向依次排布有第一光学组件、样品池、第二光学组件以及红外探测器，所述红外设备与一外触发线相连，所述外触发线通过一转换器与X射线探测器相连，且所述红外探测器和所述X射线探测器均与一控制装置通信连接。本发明能够实现在同一外场条件下对样品进行同步辐射SAXS检测和红外光谱检测，保证红外光的强度，提高实验的可靠性。

摘要： 本发明属于同步辐射软X射线透镜技术领域，具体为一种同步辐射高分辨软X射线透镜及其制备方法。本发明的同步辐射高分辨软X射线透镜，其结构从下到上依次为：硅基底，氮化硅隔膜，由模板材料与非金属介质材料组成的X射线透镜；X射线透镜采用电子束光刻与ALD工艺制备得到，包括：在氮化硅隔膜上旋涂光刻胶，利用电子束光刻技术在光刻胶上曝光并显影形成模板结构，利用ALD工艺生长非金属介质材料，最后利用套刻与热蒸发工艺制备光束阻挡器，得到该透镜。本发明方法工艺稳定可靠、制备周期缩短、与现有的光刻工艺兼容；制备的软X射线透镜聚焦效率高、分辨率高，适合于对生物细胞、有机材料和介质材料等的X射线高衬度三维成像。

摘要： 本发明涉及一种基于中子和同步辐射的原位微动腐蚀磨损试验装置及方法，包括往复驱动机构、法向加载机构、检测机构和腐蚀介质环境机构。往复驱动机构采用压电陶瓷促动器为下试样提供切向位移，通过控制信号给定微动位移幅值。法向加载机构通过拧动套筒压缩弹簧单元施加载荷。检测机构采用安装在法向加载机构中的二维力传感器检测接触压力和摩擦力。腐蚀介质环境机构通过一个进液孔和两个排液孔保持不同工况下腐蚀介质液面的稳定。在试验过程中，置于旋转台的原位微动腐蚀磨损试验装置可以实现同步辐射光源180度无遮挡地进行试样成像，得到磨斑的三维形貌；实时准确地记录腐蚀与磨损交互作用下磨斑的演化过程。

摘要： 一种用于同步辐射XAS和XRD原位电池阵列自动化测试装置，包括数控桁架和电池模具阵列架；电池模具阵列架包括多样品台夹具和支架，多样品台夹具通过支架连接数控桁架，数控桁架带动多样品台夹具移动；多样品台夹具包括上盖和下板，上盖和下板铰接，下板的正面开有多个样品槽，上盖的背面开有多个凹槽，凹槽的底部和样品槽的底部均开有X射线通光孔；样品槽的底部设有负极金属垫片，凹槽的底部设有正极金属垫片。采用这种结构后，可将电池模具安装于样品槽中，把上盖和下板合上后，可对多个样品进行测试，不需要逐个安装，提高同步辐射光源测试效率，属于同步辐射装置领域。

摘要： 本发明涉及一种应用于同步辐射领域的半导体探测器的分析系统，包括依次连接的模拟前端、ADC数字采样模块、FPGA算法处理模块、控制单元、通讯接口以及具有能谱分析模块的上位机，且所述模拟前端与所述控制单元连接。本发明还涉及一种应用于同步辐射领域的半导体探测器的分析方法，能够克服传统模拟电路处理速度慢和不灵活的特点，提升整个系统的能量分辨率，有效降低系统死时间。同时，本发明能够减小系统体积，提高通讯稳定性。

摘要： 本实用新型实施例提供一种用于极低发射度同步辐射光源的插入装置及极低发射度同步辐射光源，用以解决现有技术中的类椭圆形状管腔的插入装置在被电子、离子和光子轰击时，光束的光斑较大,无法将光束发射度控制在0.01纳米·弧度以下的技术问题。插入装置的金属管体具有横截面呈圆形的管腔，金属管体的管腔内壁设置有吸气剂薄膜涂层；管腔的直径不大于10毫米。通过采用横截面呈圆形的管腔结构及在管体的管腔内壁设置吸气剂薄膜涂层，以使真空状态下的管腔内具有均匀的高抽速和压强分布，吸收H