[實用新型]用于排筆光束的高通量粉末衍射的裝置

有效

• 申請號: 201821932799.8
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN209513671U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 楊斌;黃浩;張小威
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01N23/20008
• 分類號: G01N23/20008
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供一種用于排筆光束的高通量粉末衍射的裝置，屬于X線粉末衍射技術領域。該裝置為能夠區分樣品不同空間位置衍射的扇面形狀Soller Slit裝置，通過該裝置中間的多張金屬薄片構成的多個狹窄通道，將樣品上排筆光束照射區間內同時產生的衍射線按各狹窄通道所對應的樣品位置區分開來，實現利用排筆光束同時測量樣品上多點衍射數據的效果。

技術領域

本實用新型涉及X線粉末衍射技術領域，特別是指一種用于排筆光束的高通量粉末衍射的裝置。

背景技術

X線粉末照相法是將一束細的準平行單色X射線投射到粉末晶體的試樣上，用照相底片等2D探測器記錄衍射線強度和角度位置的一種實驗方法。其主要的實驗裝置是粉末照相機，又叫做德拜-謝勒相機(簡稱德拜相機)。本裝置是為使用排筆形的準平行單色X射線做粉末衍射實驗的一種裝置，在同步輻射光源上通過使用本裝置可以達到同時測量多個(處)樣品，快速獲得大量衍射數據的效果。

1912年德國物理學家勞厄發現了X射線通過晶體時產生的衍射現象，證明了X射線的波動性和晶體結構內部的周期性；1915年英國的物理學家小布拉格計算NaCl的晶格長，1916年荷蘭的德拜、瑞士的謝勒實用新型了X線粉末照相法。此后，X射線被廣泛應用于晶體結構分析等領域，促進了20世紀以來的物理學、化學、材料科學等學術領域和產業界的發展。

X線衍射分析需為晶態物質，按照對樣品形態要求的不同，實驗裝置可分為兩大類：單晶衍射儀和多晶衍射儀(又稱粉末相機)。前者配有多軸共心圓的復雜轉臺，可滿足單晶樣品中各種指數的衍射條件；后者結構簡單，由于微顆粒有各種取向的幾率，幾乎不用任何精密轉臺樣品就可以滿足衍射條件。由于任何材料在研究初期都不容易獲取大尺度的單晶樣品，所以材料的結構分析多借助于粉末衍射的方法。金屬多晶材料雖然不是粉末，但很多問題都能通過粉末衍射得到解決。除了結構分析之外，材料中的宏觀應力，不管是加工后的殘余應力，還是原位負載產生的應力，也可以使用粉末衍射研究。粉末衍射技術從誕生起，一直是材料表征的常規手段，并且隨著設備、方法、數據分析和建模等相關技術進步日益強大，其應用范圍也在逐漸擴大。

最早的粉末X射線衍射分析方法為粉末照相法(德拜法)。在德拜法里，被測物質的粉末被制成細柱樣品，安裝在德拜相機的中軸上，筆芯X射線光束垂直照射粉末柱上。此時有無數個晶體顆粒同時被X射線照射，這些晶粒的取向不同，總有某一些顆粒的一些衍射面滿足衍射條件產生衍射，因此使不同顆粒的相同衍射面產生的衍射形成了一個2θ頂角的閉合圓錐。這樣通過粉末照相就可以得到樣品的一系列衍射面的間距值以及對應的強度大小。由于照相法難以準確地測量衍射線的強度和線形以及不能有效地利用X線的資源快速實驗，粉末衍射儀法后來逐漸發展起來。衍射儀法除了可以提高光源利用率和測角精度之外，還采用了光子計數探測器技術，可以高信噪比地記錄衍射圖像。X射線粉末衍射系統是由X線發生器、狹縫單色系統、樣品臺和測角儀、X射線2D強度測量系統以及數據處理五大部分組成。為了高效利用X射線光源，粉末衍射儀法中使用了線光源，測角的狹縫也與線光源和樣品/探測器的轉軸平行；樣品的X線衍射面與樣品/探測器的轉軸垂直。測角儀是精密的機械裝置，與狹縫系統配合精確測量衍射角。由于X射線源的好壞與衍射譜的品質直接相關，因此高強度、低發散、單色性好的入射光束是做好X線衍射實驗所必須的。在20世紀80年代同步輻射裝置出現后X線光源有了長足的進步，同步輻射光源已經成為當今眾多學科基礎研究和高技術開發應用研究的最佳光源。

實用新型內容