第4章同步辐射技术ppt课件

Sichuan University 第四章第四章 同步辐射技术及其在材料学同步辐射技术及其在材料学中的应用中的应用1 1Sichuan Universityl同步辐射光源和同步辐射装置同步辐射光源和同步辐射装置l同步辐射技术及其在材料学中的应用同步辐射技术及其在材料学中的应用l上海同步辐射中心简单介绍上海同步辐射中心简单介绍22Sichuan University 同步辐射光源和同步辐射装置同步辐射光源和同步辐射装置3 3Sichuan Universityl同步辐射同步辐射l是一种先进和不可替代的光源是一种先进和不可替代的光源l是一类与中子散射互补的大科学装置是一类与中子散射互补的大科学装置l是一个产生新的实验技术和方法的平台是一个产生新的实验技术和方法的平台l是一个不同学科互相交融的理想场所是一个不同学科互相交融的理想场所l是一个凝聚和培养优秀创新人才的基地是一个凝聚和培养优秀创新人才的基地4同步辐射4Sichuan University 什么是同步辐射？什么是同步辐射？u实验观察实验观察接近光速运动接近光速运动 的电子在改变运动方向时会沿的电子在改变运动方向时会沿切线方切线方向辐射电磁波向辐射电磁波。1947年年4月，月，F.R.Elder等人在美国等人在美国通用电气实验室的通用电气实验室的70MeV的的电子同步加速器电子同步加速器上首次观上首次观察到了电子的电磁辐射，因此命名为察到了电子的电磁辐射，因此命名为同步辐射同步辐射。5 什么是同步辐射？5Sichuan University66Sichuan University同步辐射光的特点同步辐射光的特点77Sichuan UniversityI.高亮度高亮度8 高亮度8Sichuan Universityl高亮度的优势高亮度的优势：l实时（化学反应动力学、相变过程、活细胞实时（化学反应动力学、相变过程、活细胞变化过程）变化过程）l原位（高低温、高压、高真空等）原位（高低温、高压、高真空等）l微量样品微量样品l其他要求高光强的实验，如其他要求高光强的实验，如X射线反射等射线反射等9高亮度的优势：9Sichuan UniversityII.宽能谱宽能谱从红外线、可见光、真空紫外线、软从红外线、可见光、真空紫外线、软X射线一射线一直延伸到硬直延伸到硬X射线射线10宽能谱10Sichuan University1111Sichuan UniversityIII.小发散小发散12小发散12Sichuan UniversityIV.脉冲光脉冲光13脉冲光13Sichuan UniversityV.高偏振度高偏振度14高偏振度14Sichuan UniversityVI.具有精确的可预算的特性。具有精确的可预算的特性。可以用作各种可以用作各种波长的标准光源。波长的标准光源。VII.绝对洁净。绝对洁净。因为它在超高真空产生，而没因为它在超高真空产生，而没有任何如阳极、阴极和窗口带来的干扰有任何如阳极、阴极和窗口带来的干扰15具有精确的可预算的特性。可以用作各种波长的标准光源。15Sichuan University同步辐射装置同步辐射装置l发生装置（光源）发生装置（光源）l光束线光束线l实验站实验站16同步辐射装置16Sichuan University 同步辐射装置组成部分及功能同步辐射装置组成部分及功能一、同步辐射发生装置一、同步辐射发生装置1、注入器l直线加速器（linac):初步加速，几十至几百MeV,产生电子，形成电子束团l增强器（Booster):用同步加速器进一步加速电子达到需要值，可达GeV17 同步辐射装置组成部分及功能17Sichuan University2、电子储存环l一定能量电子在环内稳定的运转，发射同步辐射l由磁聚焦结构、高频加速谐振腔、束流传输束线、插入件（扭摆器、波荡器）及真空室构成182、电子储存环18Sichuan University二、光束线：二、光束线：作用作用：对原始白色辐射进行加工以满足实验对波长、尺寸等的要求，并把辐射从发射点引导到实验装置的整个光路。1 1、前端区：、前端区：从发射点到储存环出口l作用：截取、引导、控制辐射：防止辐射对仪器、设备和人体造成损伤；保护储存环真空l元件：狭缝、挡光器、真空快慢阀、光闸、真空位置探测器、光束位置监控器、隔离窗。19二、光束线：19Sichuan University2、光束线：从储存环出口到实验装置的一段l作用：除类似前端区功能外，主要是对辐射加工，以获得有一定能量（范围）、一定光斑尺寸和平行度的实验用光束l元件：反射镜、准直镜、聚焦镜、单色器、狭缝202、光束线：从储存环出口到实验装置的一段20Sichuan University2121Sichuan University2222Sichuan University2323Sichuan University2424Sichuan University25 1皮秒等于一万亿分之一（即10的12次方分之一）秒25 1皮秒等于一万亿分之一（即10的12次方分之一）秒Sichuan University2626Sichuan University2727Sichuan University2828Sichuan University2929Sichuan University3030Sichuan University3131Sichuan University3232Sichuan University3333Sichuan University3434Sichuan University3535Sichuan University3636Sichuan University3737Sichuan University3838Sichuan University3939Sichuan University40同步辐射小角X射线散射（saxs）主要应用于尺寸为1nm100nm的纳米结构表征，可以表征固体、液体、粉末、薄膜等多种形式的样品，主要应用的领域有聚合物、纤维材料、金属材料、半导体材料等等。常见的实验方法为透射的SAXS和掠入射的小角散射（GISAXS），这两者的区别是透射的SAXS测量的是体相结构的信息，而GISAXS则是测量的表面及表层结构，因此常用于薄膜材料的表面及表层不同深度的结构表征。而这两种实验方法又都可以做一些原位的实验，例如样品在拉伸、剪切、变温等实验环境下的结构变化，催化剂的反应过程测量。因此具有非常灵活的实验手段，可以根据需要自行加入相关设备，实现各种实验过程的有效表征。40同步辐射小角X射线散射（saxs）主要应用于尺寸为1nmSichuan University SAXS 和和 WAXS 实例实例4141Sichuan University4242Sichuan University4343Sichuan University4444Sichuan University4545Sichuan University4646Sichuan University4747Sichuan University4848Sichuan University4949Sichuan University5050Sichuan University5151Sichuan University5252Sichuan University5353Sichuan University上海同步辐射中心上海同步辐射中心5454Sichuan University5555Sichuan University5656Sichuan University5757Sichuan University5858Sichuan University5959Sichuan University6060