【高兴宇】上海光源的X 射线衍射现状及发展

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1、上海光源的X射线衍射现状及发展高兴宇第18届全国残余应力学术会议暨国际残余应力研讨会/第1届海峡两岸残余应力技术论坛中国•都江堰2015年10月30-11月3日目录衍射线站实验站配置衍射线站各种实验方法介绍实验例子一些进展其他线站衍射技术二期散射衍射线站介绍科学目标上海同步辐射装置通用衍射光束线站着眼于材料科学、凝聚态物理等领域，以多晶粉末、薄膜/超薄膜的表面和界面、纳米材料的微结构等为主要研究对象。衍射光束线光路示意图衍射线站的光学结构，从能量分辨率、高次谐波抑制等方面考虑，主要设有3个关键光学元件，分别是前置准直镜、弧矢聚焦双晶单色器

2、（水平方向聚焦）和后置聚焦镜（垂直方向聚焦）。实验站控制与数据获取光强测量光强衰减器衍射信号测量电电数据获取离离与控制电脑室室6圆衍射仪单色器衍射仪控制光强控制光束线控制电脑X射线能量控制实验站配置实验站主要设备：Huber5021六圆衍射仪平行板电离室NaI点探测器面探测系统：Mar345/MarCCDMytheb1k线探测器系统Mytheb5k线探测器系统核心设备：6圆衍射仪结构：样品4圆+探测器2圆作用：多种衍射实验线站性能指标验收测试时间：2009年10月22日XRD相关实验方法及其应用1）高分辨粉末衍射提高数据精修和解析晶体结

3、构的能力。2)高分辨高角衍射/掠入射角衍射/掠入射小角散射主要应用于薄膜样品面外/面内/表面结构的测量。GISAXS主要是通过X射线以接近全反射角范围附近掠入射到样品表面，可以得到样品表面层散射体的形状、尺寸和分布等信息。3)X射线反射率测量在薄膜/超薄膜表面、多层膜界面粗糙度、超晶格及δ掺杂结构研究中有独特而广泛的应用。4)RSM（reciprocalspacemapping）：倒易空间mapping测量可以观察到倒易格点附近的形变等信息，是薄膜、外延生长等应变研究的重要方法之一。5）极图测量用于研究材料的织构、镶嵌结构、外延膜与衬底共格关系等。同步

4、辐射X射线是一种很好的应力测试手段X射线能量可调•深度分辨实验光斑大小可调•空间分辨实验•数据收集时间快光束通量高•开展原位、工作中实验光束发散度低•准确测量灵活的空间布局•无损伤……•……机时申请网页：实验机时免费！http://ssrf.sinap.ac.cn/3/jssq.htm多铁性BiFeO薄膜的外延应力引起的3结构相变研究2.523.352.483.302.443.252.403.202.360.981.001.02-1.00-0.98-0.96(103)(114)外延应力引起的极化转动路径RSMaround(103)and(1

5、14)ofT-likephaseinBiFeOfilmsgrownonLaAlOsubstrate33倒易空间mapping测量可以观察到倒易格点附近的形变等信息，是薄膜、外延生长等应变研究的重要方法之一。新加坡南洋理工大学陈朗博士与新加坡光源杨平教授合作，通过分析同步辐射倒易空间图，发现BiFeO3亚稳伪四方相（T-like）实际上是Mc-type单斜相，低对称性的单斜相有望进一步提高BiFeO3薄膜的压电和磁电耦合性能。Chen,Z.H.;Luo,Z.L.;Huang,C.W.;Qi,Y.J.;Yang,P.;You,L.;Hu,C.S.;Wu,T

6、.;Wang,J.L.;Gao,C.;Sritharan,T.;Chen,L.Ad.v.Funct.Mater.2011,21,133-138.TWIP孪晶诱发塑性钢应变的同步辐射XRD研究香港大学黄铭欣课题组利用同步XRD，测出样品应变，发现高应变率下，抑制位错和畸变孪晶，导致负的SRSW（工作强度的应变率灵敏度）。Acta.Materialia88(2015)170-179.TaTi合金的高温原位同步辐射XRD研究图为加热至1000度下，单晶TaTi合金的（004）峰。相和相晶格常数分别为10.3641和0.3657nm，约束晶格失配为0.44

7、%。（北京科技大学冯强课题组）ScriptaMaterialia97(2015)37-40.实例I.纳米Cu/Ag多层膜拉伸内应力研究上海光源衍射站14B1透射法，二维面探测器测应力直流磁控溅射100nmAg50nmCuEnergy:18keV100nmAgBeamsize:0.3mmx0.2mm50nmCu100nmAg125μmKapton拉伸测试机LDTD晶格应变演化5000800070004000))6000-6-630005000(1010(40002000{111}Ag(S-Cu)_LD{200}Ag(S-Cu)_LD{111}Ag(S-A

8、g)_LD3000{200}Ag(S-Ag)_LD1000{111}Ag(S-Cu)_TD20