同步辐射X射线多方法联用测量系统技术方案

技术编号:41003842 阅读:4 留言:0更新日期:2024-04-18 21:41
本技术涉及一种同步辐射X射线多方法联用测量系统,包括沿X射线的传播方向在第一光轴上依次设置的光源、单色器、狭缝、第一电离室、用于供样品放置的样品台和第二电离室,样品台的两侧分别设有荧光探测器和高分辨谱仪,荧光探测器和高分辨谱仪均位于与第一光轴垂直的第二光轴上;系统还包括第一数据采集装置和第二数据采集装置,第一数据采集装置与第一电离室相连,用于根据第一电离室输出的电流获取第一光子数,第二数据采集装置与第二电离室相连,用于根据第二电离室输出的电流获取第二光子数。本技术的同步辐射X射线多方法联用测量系统,通过一次实验即可获取样品的HERFD‑XAS谱图、XAS谱图和XRF谱图,十分方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及同步辐射,更具体地涉及一种同步辐射x射线多方法联用测量系统。


技术介绍

1、基于同步辐射光源的x射线衍射(散射)、谱学、荧光和成像等表征手段,可获取跨越纳米到厘米尺度的组织结构信息、化学元素信息和应力/应变信息,为系统表征与评价核能系统用结构材料与部件的服役行为和损伤机制提供技术支持。

2、基于同步辐射光源的x射线各种表征手段包括herfd-xas(高分辨率荧光探测x射线吸收谱)方法、xas(x射线吸收谱)方法和xrf(x射线荧光光谱分析)方法。对于既需要测试成分分布、又需要时间分辨的吸收谱学分析、还需要精细的谱学解析的样品,常规xas方法用于具有一定时间分辨的吸收谱学分析,herfd-xas用于电子结构和近邻结构的精细解析,xrf检测用于成分分布分析。上述方法分别通过各自的测量系统测量实验样品的herfd-xas、xas和xrf谱图,从而实现对实验样品进行分析研究。

3、但是,现有的测量系统每次只能实现获取一种方法的谱图,若要获取同一实验样品的herfd-xas、xas和xrf谱图,需要重复相同的实验条件进行三次实验,十分麻烦和耗时。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种同步辐射x射线多方法联用测量系统,可同时实现herfd-xas、xas和xrf方法,从而通过一次实验即可获取样品的herfd-xas谱图、xas谱图和xrf谱图,既提高了实验效率,又保证了实验的时空一致性。

2、基于上述目的,本技术提供一种同步辐射x射线多方法联用测量系统,包括沿x射线的传播方向在第一光轴上依次设置的光源、单色器、狭缝、第一电离室、用于供样品放置的样品台和第二电离室,所述样品台的两侧分别设有荧光探测器和高分辨谱仪,所述荧光探测器和所述高分辨谱仪均位于与所述第一光轴垂直的第二光轴上;所述系统还包括第一数据采集装置和第二数据采集装置,所述第一数据采集装置与所述第一电离室相连,用于根据所述第一电离室输出的电流获取第一光子数,所述第二数据采集装置与所述第二电离室相连,用于根据所述第二电离室输出的电流获取第二光子数,以通过所述第二光子数和所述第一光子数获取所述样品的xas谱图;所述荧光探测器设置为获取第三光子数,以通过所述第三光子数获取所述样品的xrf谱图;所述高分辨谱仪设置为获取第四光子数,以通过所述第四光子数和所述第一光子数获取所述样品的herfd-xas谱图。

3、进一步地,还包括第三电离室和第三数据采集装置,所述第三电离室位于所述第二电离室的下游且位于所述第一光轴上,所述第二电离室和所述第三电离室之间设有位于所述第一光轴上的标准样品;所述第三数据采集装置与所述第三电离室相连,用于根据所述第三电离室输出的电流获取第五光子数。

4、进一步地,所述第一数据采集装置、所述第二数据采集装置和所述第三数据采集装置均包括依次相连的放大器、vf转换器和计数器。

5、进一步地,还包括自动配气装置,所述自动配气装置包括控制装置和存储有气体的气体供给装置,所述气体供给装置分别通过三个输入管道与所述第一电离室、所述第二电离室和所述第三电离室相连,三个输入管道上均设置有与所述控制装置相连的电磁阀和流量计。

6、进一步地,所述狭缝由四个可移动的刀口限定。

7、进一步地,所述样品台包括由下至上依次设置的x轴位移台、z轴位移台、绕z轴旋转台、绕x轴倾角台和绕y轴滚转台,所述样品放置在所述绕y轴滚转台上。

8、进一步地,所述样品台上设有样品盒,所述样品盒包括底座和屏蔽罩,所述底座放置在所述样品台上,所述屏蔽罩设于所述底座上,所述屏蔽罩内部具有容纳腔,所述样品位于所述容纳腔中,所述屏蔽罩的外壁开设有与所述容纳腔连通的入光孔、透射出光孔、第一荧光出光孔和第二荧光出光孔,所述入光孔和所述透射出光孔在所述第一光轴上对齐,所述第一荧光出光孔和所述第二荧光出光孔在所述第二光轴上对齐。

9、进一步地,所述高分辨谱仪包括探测器和多个晶体,所述探测器位于所述各晶体的焦点处,各晶体分布在一个圆弧上,多个晶体中的中间一个位于所述第二光轴上。

10、进一步地,所述晶体为球面弯晶,所述探测器为面探测器或单元硅漂移探测器。

11、进一步地,x射线与所述样品的入射角为45度。

12、本技术的同步辐射x射线多方法联用测量系统可同时实现herfd-xas、xas和xrf方法,从而通过一次实验即可获取样品的herfd-xas谱图、xas谱图和xrf谱图。

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【技术保护点】

1.一种同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,包括沿X射线的传播方向在第一光轴上依次设置的光源、单色器、狭缝、第一电离室、用于供样品放置的样品台和第二电离室,所述样品台的两侧分别设有荧光探测器和高分辨谱仪,所述荧光探测器和所述高分辨谱仪均位于与所述第一光轴垂直的第二光轴上;所述系统还包括第一数据采集装置和第二数据采集装置,所述第一数据采集装置与所述第一电离室相连,用于根据所述第一电离室输出的电流获取第一光子数,所述第二数据采集装置与所述第二电离室相连,用于根据所述第二电离室输出的电流获取第二光子数,以通过所述第二光子数和所述第一光子数获取所述样品的XAS谱图;所述荧光探测器设置为获取第三光子数,以通过所述第三光子数获取所述样品的XRF谱图;所述高分辨谱仪设置为获取第四光子数,以通过所述第四光子数和所述第一光子数获取所述样品的HERFD-XAS谱图。

2.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,还包括第三电离室和第三数据采集装置,所述第三电离室位于所述第二电离室的下游且位于所述第一光轴上,所述第二电离室和所述第三电离室之间设有位于所述第一光轴上的标准样品;所述第三数据采集装置与所述第三电离室相连,用于根据所述第三电离室输出的电流获取第五光子数。

3.根据权利要求2所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述第一数据采集装置、所述第二数据采集装置和所述第三数据采集装置均包括依次相连的放大器、VF转换器和计数器。

4.根据权利要求2所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,还包括自动配气装置,所述自动配气装置包括控制装置和存储有气体的气体供给装置,所述气体供给装置分别通过三个输入管道与所述第一电离室、所述第二电离室和所述第三电离室相连,三个输入管道上均设置有与所述控制装置相连的电磁阀和流量计。

5.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述狭缝由四个可移动的刀口限定。

6.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述样品台包括由下至上依次设置的X轴位移台、Z轴位移台、绕Z轴旋转台、绕X轴倾角台和绕Y轴滚转台,所述样品放置在所述绕Y轴滚转台上。

7.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述样品台上设有样品盒,所述样品盒包括底座和屏蔽罩,所述底座放置在所述样品台上,所述屏蔽罩设于所述底座上,所述屏蔽罩内部具有容纳腔,所述样品位于所述容纳腔中,所述屏蔽罩的外壁开设有与所述容纳腔连通的入光孔、透射出光孔、第一荧光出光孔和第二荧光出光孔,所述入光孔和所述透射出光孔在所述第一光轴上对齐,所述第一荧光出光孔和所述第二荧光出光孔在所述第二光轴上对齐。

8.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述高分辨谱仪包括探测器和多个晶体,所述探测器位于所述各晶体的焦点处,各晶体分布在一个圆弧上,多个晶体中的中间一个位于所述第二光轴上。

9.根据权利要求8所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述晶体为球面弯晶,所述探测器为面探测器或单元硅漂移探测器。

10.根据权利要求1所述的同步辐射X射线多方法联用测量系统,其特征在于,X射线与所述样品的入射角为45度。

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【技术特征摘要】

1.一种同步辐射x射线多方法联用测量系统,其特征在于,包括沿x射线的传播方向在第一光轴上依次设置的光源、单色器、狭缝、第一电离室、用于供样品放置的样品台和第二电离室,所述样品台的两侧分别设有荧光探测器和高分辨谱仪,所述荧光探测器和所述高分辨谱仪均位于与所述第一光轴垂直的第二光轴上;所述系统还包括第一数据采集装置和第二数据采集装置,所述第一数据采集装置与所述第一电离室相连,用于根据所述第一电离室输出的电流获取第一光子数,所述第二数据采集装置与所述第二电离室相连,用于根据所述第二电离室输出的电流获取第二光子数,以通过所述第二光子数和所述第一光子数获取所述样品的xas谱图;所述荧光探测器设置为获取第三光子数,以通过所述第三光子数获取所述样品的xrf谱图;所述高分辨谱仪设置为获取第四光子数,以通过所述第四光子数和所述第一光子数获取所述样品的herfd-xas谱图。

2.根据权利要求1所述的同步辐射x射线多方法联用测量系统,其特征在于,还包括第三电离室和第三数据采集装置,所述第三电离室位于所述第二电离室的下游且位于所述第一光轴上,所述第二电离室和所述第三电离室之间设有位于所述第一光轴上的标准样品;所述第三数据采集装置与所述第三电离室相连,用于根据所述第三电离室输出的电流获取第五光子数。

3.根据权利要求2所述的同步辐射x射线多方法联用测量系统,其特征在于,所述第一数据采集装置、所述第二数据采集装置和所述第三数据采集装置均包括依次相连的放大器、vf转换器和计数器。

4.根据权利要求2所述的同步辐射x射线多方法联用测量系统,其特征在于,还包括自动配气装置,所述自动配气装置包括控制装置和...

【专利技术属性】
技术研发人员:洪春霞周平曾建荣马建波吕炯军何上明边风刚
申请(专利权)人:中国科学院上海应用物理研究所
类型:新型
国别省市:

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