催化研究方法之X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)衍射譜課件

1、催化研究方法之X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)衍射譜（EXAFS）   X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)技術(shù) 80年代初，隨著同步輻射光源的出現(xiàn)和應(yīng)用，發(fā)展了一系列新的表面和結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，其中以X-光吸收為基礎(chǔ)建立的X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)已成為研究催化劑的定域結(jié)構(gòu)和表征吸附物種的有力工具。X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(X-ray Absorption Fine Structure)是研究物質(zhì)局域結(jié)構(gòu)最有力的工具之一，它包括兩個(gè)方面，即擴(kuò)展X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)和X-射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)。XAFS現(xiàn)象只決定于短程有序作用，并且X-射線吸收邊具有元素特征，可以通過(guò)調(diào)節(jié)X-射線的能量，對(duì)凝聚態(tài)和軟態(tài)

2、物質(zhì)等簡(jiǎn)單或復(fù)雜體系中原子的周圍環(huán)境進(jìn)行研究，給出吸收原子近鄰配位原子的種類、距離、配位數(shù)和無(wú)序度因子等結(jié)構(gòu)信息。因此，在其他常規(guī)結(jié)構(gòu)分析手段難以提供有意義的結(jié)構(gòu)信息的情況下，XAFS仍能給出像催化劑、非晶材料、液態(tài)物質(zhì)、生物樣品等大無(wú)序體系的結(jié)構(gòu)參數(shù)。目前，我國(guó)的北京和臺(tái)肥兩個(gè)同步輻射XAFS站已向用戶開(kāi)放使用，上海的第三代同步輻射光源正在建設(shè)，預(yù)示著我國(guó)會(huì)有更多的光源時(shí)間提供給用戶開(kāi)展研究，為推動(dòng)我國(guó)XAFS研究向前發(fā)展作貢獻(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)資源一、全球同步輻射實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站1北京同步輻射實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站2合肥國(guó)家同步輻射試驗(yàn)室網(wǎng)站3臺(tái)灣同步輻射實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站.tw/4國(guó)外同步

3、輻射實(shí)驗(yàn)室國(guó)家同步輻射裝置AsiaIndiaINDUS (Indore) http:/www.ee.ualberta.ca/naik/cataccel.htmlJapanNano-Hana (Ichihara)http:/www.iijnet.or.jp/NANO-HANA/en.htmlPhoton Factory (Tsukuba) http:/pfwww.kek.jp/SPring-8 (Nishi Harima) http:/www.spring8.or.jp/RussiaSSRC (BINP) (Novosibirsk) http:/ssrc.inp.nsk.su/South Kor

4、eaPohang Accelerator Lab (Pohang)http:/pal.postech.ac.kr/docs/english/index.htmEuropeDenmarkISA (Aarhus) http:/www.isa.au.dk/FranceLURE (Orsay) http:/www.lure.u-psud.fr/ESRF (Grenoble) http:/www.esrf.fr/Soleil (Orsay) http:/www.synchrotron-soleil.fr/GermanyANKA (Karlsruhe) http:/www.anka-online.de/B

5、ESSY (Berlin) http:/www.bessy.de/DELTA (Dortmund) http:/www.delta.uni-dortmund.de/ELSA (Bonn) http:/www-elsa.physik.uni-bonn.de/HASYLAB (Hamburg) http:/www-hasylab.desy.de/United KingdomDiamond (Didcot) http:/www.diamond.ac.uk/SRS (Daresbury). http:/www.srs.ac.uk/srs/ItalyElettra (Trieste) http:/www

6、.elettra.trieste.it/index.htmlSpainLLS (Barcelona) http:/www.lls.ifae.es/SwedenMAX (Lund) http:/www.maxlab.lu.se/SwitzerlandSLS (PSI) (Villigen) http:/www1.psi.ch/www_sls_hn/AmericaUSAALS (Berkeley CA) /APS (Argonne IL) /welcome.htmlCAMD (Baton Rouge

7、LA) /DFELL(Durham NC) /CHESS (Ithaca NY) /NSLS (Upton NY) /SRC (Madison WI) /SSRL (Stanford CA)/welcome.htmlSURF II (Gaithersburg MD). http:/physics

8、./MajResFac/SURF/SURF.htmlBrazilLNLS (Campinas SP) http:/www.lnls.br/CanadaCLS (Saskatoon) http:/www.cls.usask.ca/AustraliaAustraliaAustralian Synchrotron (Melbourne).au/ 二、XAFS數(shù)據(jù)處理相關(guān)網(wǎng)站目前國(guó)外使用較多的XAFS處理軟件包，主要有美國(guó)的UWXAFS和IFEFFEIT、法國(guó)的CDXAS、意大利的GNXAS、英國(guó)的EXCURVE、德國(guó)

9、的WinXAS和日本的ADA等。而國(guó)內(nèi)最近也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了自己的處理軟件包，其主要有陸坤權(quán)開(kāi)發(fā)的NSRLXAFS、馬禮敦開(kāi)發(fā)的FX-EA、寇元開(kāi)發(fā)的XPKU處理軟件包以及韋世強(qiáng)等開(kāi)發(fā)的USTCXAFS軟件包等。下面提供最為常用的幾款XAFS數(shù)據(jù)處理軟件包的相關(guān)網(wǎng)站，網(wǎng)站中均對(duì)各軟件包的使用做了詳細(xì)的介紹。（1）UWXAFS/uwxafs/（2）IFEFFEIT/ifeffit/（3）CDXAShttp:/www.esrf.fr/computing/scientific/exafs/cdxas.ht

10、ml（4）GNXAShttp:/gnxas.unicam.it/http:/www.aquila.infn.it/gnxas/http:/unixas.unicam.it/newweb/pag_gnxas.htmlhttp:/www.esrf.fr/computing/scientific/exafs/gnxas.html（5）EXCURVEhttp:/srs.dl.ac.uk/xrs/Computing/Programs/excurv97/excurv98guide.htm（6）WinXAShttp:/www.winxas.de//ravel/

11、software/winxas.html 三、WinXAS簡(jiǎn)介（1）相關(guān)網(wǎng)站a. 軟件包主頁(yè)http:/www.winxas.de/b. XAFS基礎(chǔ)知識(shí)/xafs//feff//ravel/software/c. FEFF文件可以下載IFEFFIT軟件包（免費(fèi)），其自帶FEFF文件，可供WinXAS使用。該軟件包可以到以下網(wǎng)站下載/ifeffit/download.htmld. A

12、TOMS軟件包軟件包下載：/ravel/software/aboutatoms.htmlATOMS數(shù)據(jù)庫(kù)：/newville/adb/search.html（2）使用步驟詳見(jiàn)F. Jalilehvand 編著的Quick Instructions on WinXAS Programhttp:/www.chem.ucalgary.ca/research/groups/faridehj/Quick_manual.pdf （BSRF）光源一、北京同步輻射裝置簡(jiǎn)介北京同步輻射裝置（BSRF）是利用

13、同步輻射光源進(jìn)行科學(xué)研究的裝置，對(duì)社會(huì)開(kāi)放的大型公用科學(xué)設(shè)施，是我國(guó)凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、資源環(huán)境及微電子等交叉學(xué)科開(kāi)展科學(xué)研究的重要基地。下圖為目前已建成若干條光束線和實(shí)驗(yàn)站的同步輻射裝置布局。BSRF有兩種運(yùn)行模式：兼用或?qū)Ｓ媚Ｊ剑嬗媚Ｊ接糜诟吣芪锢韺?duì)撞實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也提供同步輻射光；專用模式專用于同步輻射研究。兩種模式下的BEPC的主要參數(shù)列于下表：表1 BEPC的主要參數(shù)儲(chǔ)存環(huán)參數(shù)專用兼用電子能量（GeV）電子束流（mA）10013-60水平發(fā)射度（nm.rad）76390束團(tuán)數(shù)目301201束團(tuán)周期200800二、BSRF光源BSRF的9條光束線分別引

14、自三種不同的光源點(diǎn)。3B1和4B9是彎轉(zhuǎn)磁鐵，輻射波長(zhǎng)較長(zhǎng)。4W1是一個(gè)單周期電磁扭擺器，實(shí)際上是一個(gè)波長(zhǎng)移動(dòng)器，其功能是使同步光往短波長(zhǎng)擴(kuò)展，但峰值強(qiáng)度并沒(méi)有增加。3W1是“八五”期間新建的一個(gè)5周期永磁扭擺器。與彎轉(zhuǎn)磁鐵相比，它的輻射譜往短波長(zhǎng)擴(kuò)展；與4W1相比，它的峰值強(qiáng)度增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。（1）1W1-XAFS束線及實(shí)驗(yàn)站1W1B-XAFS束線是一條聚焦單色光束線，由一個(gè)七極永磁WIGGLER，1W1引出，1W1主要指標(biāo)為：磁鐵總長(zhǎng)度：1.78 (M)磁場(chǎng)強(qiáng)度B: 1.28 (T)；周期長(zhǎng)度：23(cm)Wiggler周期數(shù): 7電子能量E：2.5(GeV)1W1B束線主要光學(xué)系統(tǒng)是在

15、距光源21.99米處放置準(zhǔn)直鏡；距光源24.11m處安裝雙晶單色器, 其下游距光源25.82m處安裝超環(huán)面鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)束線的水平和垂直聚焦，聚焦光斑在35.5m處。束線從前端引出后，首先經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡可以改善出射光的垂直發(fā)散度，從而提高系統(tǒng)能量分辨率，還可以增加系統(tǒng)可接收的垂直發(fā)散角。出射光經(jīng)由雙晶單色器單色化后，最后由超環(huán)面鏡做水平和垂直聚焦到樣品處。雙晶單色器采用了T機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)晶體做BRAGG角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)特定的機(jī)械傳動(dòng)，調(diào)節(jié)兩晶間距，以保持固定光斑出口高度。角度調(diào)整范圍為3.8-32度，使用Si(111)雙平晶晶體、單色器，能量掃描范圍是3.8-30 keV。（2）1W1

16、B-XAFS束線主要技術(shù)指標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)最大接收角（HxV）：                 1.1x0.12 mrad2可供實(shí)驗(yàn)的能量范圍         :                 

17、0;  3.830keV能量分辨率             :                   <1-3x10-4樣品處光通量 :          

18、      1011photons/s/0.1%BW   10keV樣品處光斑尺寸               :                 10x1mm2 注：1W1B-XAFS束線是北京同步

19、輻射實(shí)驗(yàn)室正在建造的一條XAFS專用束線，計(jì)劃于2003年初進(jìn)入調(diào)試并投入運(yùn)行。它的光強(qiáng)、能量范圍等主要性能指標(biāo)比原有的4W1B-XAFS束線有很大提高。（3）實(shí)驗(yàn)站主要設(shè)備1.    棚屋： 2x4 m22.    探測(cè)器：<!-if !supportLists->l        <!-endif->流氣電離室：長(zhǎng)度： 31 cm，17cm，2cm工作電壓：400 伏熒光電離室 (Lytle 型)配氣柜：可快速切換提供5種不同氬

20、、氮配比的電離室工作氣體。具體配比(氬含量)： 100%，74%，50%，25%，0%全反射儀3.    低溫環(huán)境室           控制范圍：20300K4.    水冷原位反應(yīng)室：           最大溫度：500°C         &

21、#160; 最大壓強(qiáng)：2 大氣壓5.    垂直傳送臺(tái)（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)）           尺寸：1.2x2 m2           步長(zhǎng)：0.5 µm/pulse           行程：150 mm6.    控

22、制計(jì)算機(jī)：Pentium 5867.    離線分析程序：EXCURV88；EXCURV92   合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室（NSRL）光源一、光束線實(shí)驗(yàn)站合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室研制的6 Tesla單周期超導(dǎo)扭擺磁鐵（Wiggler），插入電子儲(chǔ)存環(huán)的直線節(jié)，將特征波長(zhǎng)由彎鐵的24Å提高4.8Å，使光源的可用范圍由真空紫外、軟X射線拓寬到硬X射線。合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室XAFS實(shí)驗(yàn)站是第一個(gè)利用超導(dǎo)Wiggler光源的實(shí)驗(yàn)站。（1）XAFS光束線XAFS光束線的構(gòu)造和光路原理圖如圖1所示。（a）光束線上主要部件的排布：

23、SR-同步輻射，B-焊接波紋管，D-可調(diào)光闌，Be-過(guò)濾鈹窗，PV-DN63氣動(dòng)門閥，ES-入射狹縫，MT-束流位置探測(cè)器，DCM-雙晶單色儀，XS-出射狹縫，F(xiàn)-熒光靶，BS-X射線吸收體，EBe-出口鈹窗（b）光束線中各光學(xué)元件的排布：A-扭擺磁鐵，B-雙向可調(diào)光闌，C-單色儀入射狹縫，D-濾波鈹窗，E-雙晶單色儀，F(xiàn)-單色儀出射狹縫，G-出口鈹窗，H-樣品圖1 XAFS光束線的構(gòu)造和光路原理圖 單色器是整個(gè)光束線上最關(guān)鍵的部分，決定著光束線的分光性能。根據(jù)對(duì)能量范圍的要求，采用結(jié)構(gòu)完整的Si（111）晶體。圖2表示了單色儀中兩塊（+n，-n）型排布的晶體和其運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在能量掃描

24、和波長(zhǎng)選擇的Bragg角轉(zhuǎn)動(dòng)中，為了使分光后的單色光束空間位置保持不變，則必須：（1）兩晶體的衍射平面保持平行且同時(shí)垂直入射平面；（2）從第一晶體射出的光束應(yīng)被第二晶體所截，其截點(diǎn)始終位于與入射光束平行的同一直線上。為此，兩塊晶體被安裝在L型的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，保證在較寬范圍內(nèi)波長(zhǎng)快速選擇和在某一元素吸收邊附近能量掃描中，兩晶體有嚴(yán)格的位置關(guān)系。圖2 雙晶單色儀結(jié)構(gòu)圖：(a) 晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖，（b）聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 1 第一晶體，2 第二晶體，3 微型馬達(dá)，4 線性滾動(dòng)導(dǎo)軌，5 X2-Y2滑軌，6 聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，7 磁流體密封軸承，8 Huber精密轉(zhuǎn)角儀，9 角度探測(cè)器 （2）實(shí)驗(yàn)站a. XAF

25、S測(cè)量系統(tǒng)目前，合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)站建有一套透射法XAFS實(shí)驗(yàn)裝置，它主要由波長(zhǎng)掃描、探測(cè)、信號(hào)收集、控制系統(tǒng)組成?；鞠到y(tǒng)如圖3所示。圖3 合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)站系統(tǒng)示意圖 1）波長(zhǎng)掃描部分采用一圓轉(zhuǎn)角儀轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，編碼器和顯示器測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角度，轉(zhuǎn)角儀由步進(jìn)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)，晶體的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0.00005度/步。在雙晶單色儀中，三部微型的步進(jìn)電機(jī)和一臺(tái)控制器調(diào)節(jié)雙晶的平行和位置，以保證適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)和抑制高次諧波。2）探測(cè)部分合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)站采用的是氣流式電離室作為吸收探測(cè)器。電離室的主體是一對(duì)電位不同的電極，可設(shè)計(jì)為各種不同的形狀，本系統(tǒng)采用的是電離室的電極為平行板

26、結(jié)構(gòu)，工作氣體為高純N2、Ar以及其按一定配比的混合氣體，采用氣流方式，通過(guò)配氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制電離室中氣體的配比和流量。電離室工作電壓在200V-800V之間。3）信號(hào)采集部分一般情況下，在電離室后續(xù)連接弱電流計(jì)、時(shí)幅轉(zhuǎn)換器和定標(biāo)器收集電離電荷。國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)站采用靜電計(jì)Keithley 6517直接收集電離室內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷。電荷的累積、放大、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示、向外傳輸?shù)染徐o電計(jì)完成。4）控制部分微機(jī)通過(guò)IEEE-488或RS-232接口與單色儀步進(jìn)馬達(dá)控制器、角度編碼器、Mike編碼器和兩臺(tái)高阻電表等通訊，發(fā)出操作指令并讀取數(shù)據(jù)。b.技術(shù)指標(biāo)合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室XAFS實(shí)驗(yàn)站參

27、數(shù)如表1所示。表1 NSRL XAFS實(shí)驗(yàn)站參數(shù)單色儀Si(111)晶體的Bragg角范圍10°60°光子能量調(diào)節(jié)范圍4.112.5keV系統(tǒng)對(duì)光源的接受角1x0.1mrad2光學(xué)系統(tǒng)輸出>5x108phs/s(100mA)系統(tǒng)的能量分辨率5x10-4(12.4keV)樣品上的光斑尺寸12.5x1.3mm2可測(cè)量的元素范圍 K-吸收邊Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, AsL-吸收邊Te, I, Xe, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, E

28、r, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta 上海同步輻射光源(SSRF)一、總體方案SSRF由100MeV電子直線加速器、3.5GeV增強(qiáng)器、3.5GeV電子儲(chǔ)存環(huán)以及沿環(huán)外側(cè)分布的同步輻射光束線和實(shí)驗(yàn)站組成，其中直線加速器和增強(qiáng)器位于儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)側(cè)。圖1給出了SSRF總體結(jié)構(gòu)布局示意。電子儲(chǔ)存環(huán)是光源裝置的核心，儲(chǔ)存環(huán)中的電子束通過(guò)偏轉(zhuǎn)磁鐵或插入件等裝置產(chǎn)生高性能的同步輻射光；光束線將同步輻射光傳輸?shù)綄?shí)驗(yàn)站，并將同步輻射光改造(分光、聚束等)成實(shí)驗(yàn)所需要的光源。實(shí)驗(yàn)站則是利用同步輻射光進(jìn)行各種科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置。圖1 上海光源總體布局示意圖SSRF產(chǎn)生的同步輻射光覆蓋了從遠(yuǎn)紅

29、外到硬X射線的寬廣波段。利用低發(fā)射度的中能強(qiáng)流電子束，結(jié)合國(guó)際上插入件技術(shù)發(fā)展的新成就，可在用途最廣泛的X射線能區(qū)(光子能量為0.140keV)產(chǎn)生高耀度和高通量的同步輻射光。SSRF的基本性能在許多重要方面位于目前世界上正在設(shè)計(jì)和建造中的光源的前列。二、光源主要性能參數(shù)儲(chǔ)存環(huán)： 1) 能量3.5GeV2) 周長(zhǎng)432m3) 周期數(shù)204) 直線節(jié)長(zhǎng)度4×12m，16×6.7m5) 平均流強(qiáng)200300mA6) 束團(tuán)自然發(fā)射度3 nm×rad7) 束流壽命³10hrs8) 引出光斑位置穩(wěn)定性±10%注入器： 1) 預(yù)注入器能

30、量100MeV2) 增強(qiáng)器能量0.13.5GeV3) 增強(qiáng)器周長(zhǎng)1804) 自然發(fā)射度110 nm×rad圖2和圖3分別給出了SSRF彎轉(zhuǎn)磁鐵輻射和典型插入件輻射的光通量和耀度與光子能量之間的關(guān)系曲線。圖2 SSRF彎轉(zhuǎn)磁鐵輻射和插入件輻射的譜通量 圖3 SSRF彎轉(zhuǎn)磁鐵輻射和插入件輻射的耀度 三、光束線實(shí)驗(yàn)站上海光源能夠容納六十多條光束線，可以為上百個(gè)實(shí)驗(yàn)站同時(shí)供光。1999年SSRF科技委確定首批建設(shè)如下7條光束線站：1. 生物大分子晶體學(xué)光束線站2. 高分辨衍射和散射光束線站3. XAFS光束線站4. 硬X射線微聚焦及應(yīng)用光束線站5. X射線成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用光

31、束線站6. 軟X射線掃描顯微光束線站7. X射線光刻與微納加工光束線站 上海光源首批擬建光束線實(shí)驗(yàn)站科學(xué)目標(biāo)與主要性能指標(biāo)序號(hào)線站名稱主要實(shí)驗(yàn)方法研究特點(diǎn)與科學(xué)目標(biāo)光束線主要性能指標(biāo)1生物大分子晶體學(xué)1.多波長(zhǎng)反常衍射2.單波長(zhǎng)反常衍射3.其他單波長(zhǎng)方法4.時(shí)間分辨研究生物大分子及其復(fù)合物結(jié)構(gòu)測(cè)定微小尺寸晶體和大晶胞尺寸晶體的結(jié)構(gòu)測(cè)定(膜蛋白等)原子分辨的大分子結(jié)構(gòu)測(cè)定高通量結(jié)構(gòu)測(cè)定能量范圍: 5-18keV光通量: >1012phs/s能量分辨: 10-4光斑尺寸: 100m光束發(fā)散角: <0.5× 0.05mrad2 (H×V)2高分辨衍射和散射1

32、.粉末衍射2.單晶衍射3.表面衍射4.小角散射多用途的衍射散射線站，可研究固體材料、軟物質(zhì)和生物等樣品高分辨的粉末、單晶、薄膜及表面結(jié)構(gòu)研究。結(jié)構(gòu)分辨可達(dá)10-4小角散射的小角分辨達(dá)2000Å能量范圍: 4-30keV能量分辨: 2×10-5 4×10-4光通量：1010phs/s 1012phs/s光斑尺寸:0.2×0.2mm23XAFS1.X射線吸收譜2.透射和熒光3.掠入射XAFS4.XAFS和衍射組合技術(shù)通用的XAFS實(shí)驗(yàn)裝置，用于研究材料、環(huán)境和生物等樣品的原子近臨結(jié)構(gòu)和元素化學(xué)態(tài)可開(kāi)展Z19的元素的K吸收邊或L吸收邊吸收光譜研究小樣品和低濃度

33、樣品(<100ppm)高光譜純度、信噪比、穩(wěn)定度能量范圍:聚焦束3.5- 22keV, 非聚焦束3.5-50keV能量分辨: 5×10-5 2×10-4光通量10keV: 3×1010 3×1011phs/s光斑尺寸: 0.1×0.2mm2 10×1mm2光譜純度: <10-44硬X射線微聚焦及應(yīng)用1.微束X射線熒光分析2.微束X射線吸收譜學(xué)3.微束X射線衍射4.微束X射線成像高性能、多用途的X射線微探針裝置，用于分析材料、地質(zhì)、環(huán)境和生物等樣品的元素組分、化學(xué)形態(tài)和結(jié)構(gòu)及其分布信息空間分辨可達(dá)微米亞微米級(jí)元素分析靈敏度可

34、達(dá)ppb級(jí)能量范圍: 5-20keV能量分辨: 10-4最小光斑尺寸: 2×2m2(K-B), 0.2×0.2m2 (FZP)10keV處光子通量:   >1012phs/s·m2·0.1%bw光斑位置穩(wěn)定: <1m5X射線成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用1.X射線相襯成像2.衍射增強(qiáng)成像3.X射線單色光吸4.收邊成像開(kāi)展各種以醫(yī)學(xué)應(yīng)用為目標(biāo)的成像方法和技術(shù)研究動(dòng)物與人體標(biāo)本的成像實(shí)驗(yàn)疾病的早期成像診斷研究，包括軟組織(乳房、大腦、頸部、肝臟、肺) 惡性腫瘤和脈管(心血管、呼吸道)疾病能量范圍: 白光5-70 keV, 單色光5-40keV

35、能量分辨: 2×10-4光斑尺寸：100×2mm2光通量: 1012phs/s·mm2 (12keV處), 3×1012phs/s(40keV處)6軟X射線掃描顯微1.軟X射線掃描透射顯微(STXM)2.軟X射線近邊吸收譜學(xué)(NEXAFS)用于研究介觀尺度的粒子、微生物、細(xì)胞以及半導(dǎo)體器件等的結(jié)構(gòu)和化學(xué)態(tài)，實(shí)現(xiàn)納米尺度的空間分辨光子能量范圍覆蓋C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si等元素的K邊還可用于相干衍射、相干散射等新的成像方法研究光子能量范圍: 2502000eV空間分辨: 50nm譜分辨(E/E): >2500光通量: 109

36、phs/s (光子能量300eV, 空間分辨50nm時(shí))7X射線光刻與微納加工軟X射線干涉光刻大面積周期性納米結(jié)構(gòu)和自組裝模版的制備高空間分辨，規(guī)則結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件研制波長(zhǎng): 4.96nm, /: 10000橫向相干尺度1-4mm2空間分辨: 1020nm干涉條紋周期: 2050nm光通量: 107phs/sX射線深度光刻為X射線光刻提供優(yōu)質(zhì)的曝光源：大規(guī)模集成電路平面光刻深度光刻，高寬比200:1微機(jī)械加工，特征尺寸1m能量范圍: 18keV光束尺寸: 120mm×6mm曝光腔掃描范圍: 110mm表化學(xué)元素K、L吸收譜線的激發(fā)電位，keV元素K邊LI邊LII邊LIII邊1-H0.0

37、14-2-He0.025-3-Li0.055-4-Be0.116-5-B0.192-6-C0.283-7-N0.399-8-O0.531-9-F0.687-10-Ne0.8730.0480.0220.02211-Na1.0800.0550.0340.03412-Mg1.3030.0630.0500.04913-Al1.5590.0870.0730.07214-Si1.8380.1180.0990.09815-P2.1420.1530.1290.12816-S2.4700.1930.1640.16317-Cl2.8190.2380.2030.20218-Ar3.2030.2870.2470.24

38、519-K3.6060.3410.2970.29420-Ca4.0380.3990.3520.34921-Se4.4960.4620.4110.40622-Ti4.9640.5300.4600.45423-V5.4630.6040.5190.51224-Cr5.9880.6790.5830.57425-Mn6.5370.7620.6500.63926-Fe7.1110.8490.7210.708元素K邊LI邊LII邊LIII邊27-Co7.7090.9290.7940.77928-Ni8.3311.0150.8710.85329-Cu8.9801.1000.9530.93330-Zn9.660

39、1.2001.0451.02231-Ga10.3681.3001.1341.11732-Ge11.1031.4201.2481.21733-As11.8631.5291.3591.32334-Sn12.6521.6521.4731.43435-Br13.4751.7941.5991.55236-Kr14.3231.9311.7271.67537-Rb15.2012.0671.8661.80638-Sr16.1062.2212.0081.94139-Y17.0372.3692.1542.07940-Zr17.9982.5472.3052.22041-Nb18.9872.7062.4672.374

40、42-Mo20.0022.8842.6272.52343-To21.0543.0542.7952.67744-Ru22.1183.2362.9662.83745-Rh23.2243.4193.1453.00246-Pd24.3473.6173.3293.17247-Ag25.5173.8103.5283.35248-Cd26.7124.0193.7273.53849-In27.9284.2373.9393.72950-Sn29.1904.4644.1573.92851-Sb30.4864.6974.3814.13252-Te31.8094.9384.6134.34153-I33.1645.1904.8564.55954-Xe34.5795.4525.1044.78255-Cs35.9595.7205.3585.011元素K邊LI邊LII邊LIII邊56-Ba37.4105.9955.6235.24757