材料物理基础IV小角X射线散射原理与应用.ppt

Philips SAXS仪 同步辐射SAXS仪 （1）产生原理 利用电子 在作加速运动时能辐射电磁波的原理，辐射电磁波的光子能量在2479.7—0.0496 keV 范围的称为同步辐射X射线。 同步辐射 同步辐射是由以接近光速运动的电子在磁场中作曲线运动改变运动方向时所产生的电磁辐射,其本质与日常接触的可见光和X光一样，都是电磁辐射。 （2）同步辐射光源 20世纪60年代末出现。是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时，沿切线方向发出电磁辐射—同步光（同步辐射）。 电子同步加速器 （1947美国通用电器）。 同步辐射最初是作为电子同步加速器的有害物而加以研究的，后来成为一种从红外到硬X-射线范围内有着广泛应用的高性能光源。 （3）同步辐射光的特点 （1）波段宽：具有频谱宽且连续可调； （2）高亮度； （3）高准直度； （4）高偏振性； （5）高纯净性； （6）窄脉冲； （7）精确度高； （8）高稳定性； （9）高通量； （10）微束径； （11）准相干等独特的性能。 （4）同步辐射装置 世界上有近40台同步辐射光源正在运行，还有几十台在设计建造中。 同步辐射光源自1947年代诞生以来，已有近60年的历史，随着应用研究工作不断深入，应用范围不断拓展，对同步辐射光源的要求也不断提高，并经历了三代的快速历史发展阶段。第一代同步辐射光源是寄生于高能物理实验专用的高能对撞机的兼用机，如北京光源（BSR）就是寄生于北京正负电子对撞机（BEPC）的典型第一代同步辐射光源；第二代同步辐射光源是基于同步辐射专用储存环的专用机，如合肥国家同步辐射实验室（HLS）；第三代同步辐射光源是基于性能更高的同步辐射专用储存环的专用机，如上海光源(SSRF)。世界上已建成的第一代同步辐射光源有17台，第二代有23台，第三代有13台（包括中国台湾及韩国的各1台），正在建造和设计的第三代同步辐射光源有12台。 第一代、第二代、第三代同步辐射光源之间的最主要的区别，是在于作为发光光源的电子束斑尺寸或电子发射度的迥异。例如第二代的合肥同步辐射光源，其电子束发射度约150纳米弧度，而第三代的上海光源，其电子束发射度约4纳米弧度，二者相差近40倍，结果得到的光亮度差1600倍，近三个量级！另一显著差别是可使用的插入件的数量悬殊，第二代光源仅能安装几个插入件，而第三代光源可有十几个到几十个插入件。由于插入件产生的光较之弯转磁铁产生的光具有更高的亮度和更好的性能，可见插入件数量的多寡可直观地表征光源的性能的优劣。 SSRF电子束能量为3.5GeV,居世界第四（仅次于日本SPring-8(8GeV)、美国APS(7GeV)、欧洲ESRF(6GeV)），性能超过同能区现有的第三代同步辐射光源，是世界上正在建造或设计中的性能最好的中能光源之一； BSRF 4w1 漫散射 XAFS X-射线成像 4B9 衍射和小角散射 光电子能谱 3B1 光刻 VUV 3W1 软X射线光学 4W1B 4W1A 4B9B 4B9A 3B1B 3B1A 3W1A 3W1B 1W1 荧光分析 4W2 生物大分子 高压 3B3 中能束线 LIGA 13条光束线 13个实验站 北京同步辐射装置 （5）同步辐射的特殊应用 ----利用高的空间分辨率： 1、同步辐射X-衍射技术在三维结构生物学中的应用 2、细胞膜通道的研究 3、光合作用机制的研究 4、能量转换的研究 5、信号转导的研究 6、基因转录的研究 7、病毒生物大分子结构的研究 HMBG小角X射线散射系统简介 HMBG－SAX 小角X－射线散射系统 ，Philips公司。SAXS系统主要由准直系统、试样架、样品台、真空泵、循环水泵、X射线发生器、氩甲烷保护气、位敏检测器及其控制系统等部分组成。X射线发生器中采用Cu靶作为发射源， X射线波长1.542?，最高功率可达4Kw。真空泵可迅速抽真空至1 mbar。样品台分为三种：块状固体样品台、粉末或粘稠液体样品台、毛细管样品台。SAXS是一种非破坏性的分析方法，在实验过程中具有许多优点：适用样品范围宽，干、湿态样品都适用；与透射电子显微镜(TEM)比较，几乎不需特殊样品制备，能表征TEM无法测量的样品；对弱序、液晶性结构、取向和位置相关性有较灵敏的检测；可以直接测量体相材料，有较好的粒子统计平均性 Scheme of the HECUS-MBraun SWAXS- System Data Collection and transaction ASA .p00 3D view PS 3D-VIEW PS Calculation of the Radius of gyration of Lysozyme 长周期小角散射花样和对应的微细组织 高分子共混多相区，片晶和