高能同步辐射光源线站飞扫实验技术取得重要进展
时间 : 2022-04-15     

4月15日,经过一年多技术攻关,高能同步辐射光源(HEPS)束控部束线控制系统和北京同步辐射装置荧光站(BSRF-4W1B)合作,成功实现了标准样品的飞扫实验测试。这次实验测试结果表明,新开发的飞扫实验系统将4W1B站原有单个样品实验测试时间由原来的小时量级缩短为分钟量级,实验效率提高了1个量级及以上。飞扫实验的数据和实验过程均得到了4W1B线站认可,该飞扫实验系统将于近期对用户开放使用。  

利用同步光的高空间分辨率,结合逐点面扫描(step scan)技术,解析样品中元素组分、含量、结构等信息,已经成为国际上先进同步辐射装置很流行的技术。飞扫(fly scan)技术可实现样品台多轴运动与探测器之间协调联动,在合适的时间和位置等条件下获取期望的实验数据,可提高面扫描效率,减少长时间测试累积的不稳定和样品辐照损伤等对实验结果的影响,实现大尺寸样品(厘米级,比空间分辨尺寸高两个量级)和3D结构解析等实验目标。  

飞扫实验技术的关键是如何实现实验中相关部件设备的时序与同步。同时,为了适用于HEPS多种实验方法,飞扫实验技术方案应具有通用性。经深入调研,HEPS束线控制系统采用了飞扫控制器结合闭环扫描台等技术方案来实现飞扫。  

4W1B荧光站是BSRF唯一粉光二次微聚焦线站,样品处光斑尺寸为50微米,光通量可达1013光子数/秒,向用户开放逐点XRF面扫描(2D)和X射线发射谱两种实验方法。在过去的实验中,由于通量高,XRF扫描实验不得不用10~35层铝箔衰减入射光,避免样品的辐照损伤。并且以前采用的逐点扫描方式效率不高,因此实验站无法开展大尺寸或大数量样品的2D元素分布实验。飞扫技术实验的成功不仅可以大大提高常规XRF面扫描实验效率,还可减少样品辐照损伤,为用户迫切需要的大尺寸样品2D、3D元素分布实验的开展奠定了基础。  

系统成员除了在4W1B线站开展标准铜网、刀片锐端和真实用户样品等飞扫荧光实验外,还同步进行了飞扫实验过程优化、数据采集存储和后期处理等全流程性测试,飞扫实验的数据可靠性、系统稳定性和使用便捷性等多方面都得到了验证,为飞扫实验技术未来在HEPS线站上应用积累了经验。HEPS建成后,将成为世界亮度最高的四代光源之一,能为实验线站提供尺寸更小、亮度更高的同步光束,结合飞扫技术,HEPS各线站将为用户提供更高效的实验平台。  

此项工作主要由HEPS束线控制系统副负责人周爱玉带领团队开展。

  
图1:标准铜网AG100飞扫测试结果 
图2:刀片锐端飞扫测试结果  
 图3:HEPS束线控制系统与4W1B站部分成员现场合影  
 
原文链接:http://www.ihep.cas.cn/xwdt/gnxw/2022/202204/t20220425_6438472.html