北京同步辐射1W2A小角X射线散射

北京同步辐射1W2A小角X射线散射站于2007年建成,位于北京同步辐射装置(BSRF)15号大厅。专用光运行期间,北京正负电子对撞机(BEPC)储存环能量为2.5GeV,束流约180mA。小角散射束线1W2A与生物大分子束线1W2B共享前端区,1W2光源插入件为多极永磁扭摆器(Wiggler)(14极,7周期,周期长度228 mm),使得样品处光强可达到1011cps,比常规X光机的强度高103-104倍。1W2A束线水平方向接收角范围:-3.5-0 mrad,束线垂直方向接收角范围:0.36 mrad (±0.18 mrad)。单色器距离光源约20m,采用Si(111)面,衍射角2=28.42o进行单色化处理,出射波长为1.54 Å。光斑通过弯晶单色器进行水平聚焦(焦距10米)、聚焦镜进行垂直聚焦后的焦点位于探测器处,光斑尺寸约为1.4(长)×0.2(高)mm2。

目前1W2A可开展常规小角、广角、掠入射小角等实验模式,可应用于纳米材料、介孔材料、生物大分子、高聚物等领域。通过对小角散射图形的分析,可获得样品在纳米尺度范围内(1~100nm)的几何结构,包括形状、相关距离、回转半径、平均粒度(孔径)及其分布、比表面、不均匀线长度、平均壁厚、分形维数、分子量、孔隙率等结构信息。另外,实验站还配有拉伸装置、变温装置、动力学混合装置,可在原位下完成样品的力学、热学及时间分辨的测量。

小角相机

样品到探测器距离可在0.5-5.0米范围内分级可调,分别满足不同种类样品的测量。现将0.5m,1.5m,5.0m相机长度对应的参数列于表一。

不同相机长度对应参数一览

相机长度          角度范围        可测粒度        适用样品

0.5m         0.34o–11.31o         1 - 26nm  生物磷脂膜、光子晶体

1.5m         0.12o–3.81o  3 - 73nm  大部分样品适用

5.0m         0.04o–1.14o  8 - 220nm         高聚物

目前1W2A实验站配有三套探测器,分别是电荷耦合面探测器Mar165、多丝微道气体面探测器Vantec-2000 XL、一维多丝气体探测器Linear-150和Curved-200_90。其中最常用的是Mar165,其探测圆面的直径为165 mm,像素尺寸为79微米, 具有响应时间短,操作简单,可进行时间分辨(连续采谱)实验等优点。Vantec-2000 XL为二维气体探测器,探测圆面直径为200 mm,像素尺寸为244微米,它的优点是暗电流为零,可探测极微弱的散射信号。一维气体探测器Curved-200 (角分辨0.04度) 和Linear-150可以进行SAXS/WAXS联合探测,即小角-大角同时测量,大角度可以接近90°,适用于同时存在长短周期变化样品的研究。用户可以根据自己样品的需求选择合适的探测器。

目前,北京同步辐射1W2A小角散射站可开展以下几种实验:

(1). 常规小角X射线散射(SAXS)

(2). 广角X射线散射(WAXS)

(3). 小角散射和广角散射同时测量(SAXS/WAXS)

(4). 掠入射小角X射线散射(GISAXS)

(5). 时间分辨小角X射线散射(Time-resolved SAXS)。

联系方式

吴忠华研究员  电话:010-88235982 邮箱:wuzh@ihep.ac.cn

李志宏副研究员电话:010-88235993 邮箱:lzh@ihep.ac.cn

默广助理研究员 电话:010-88235982 邮箱:mog@ihep.ac.cn