[实用新型]用于排笔光束的高通量粉末衍射的装置

说明书

本实用新型提供一种用于排笔光束的高通量粉末衍射的装置，属于X线粉末衍射技术领域。该装置为能够区分样品不同空间位置衍射的扇面形状Soller Slit装置，通过该装置中间的多张金属薄片构成的多个狭窄通道，将样品上排笔光束照射区间内同时产生的衍射线按各狭窄通道所对应的样品位置区分开来，实现利用排笔光束同时测量样品上多点衍射数据的效果。

技术领域

本实用新型涉及X线粉末衍射技术领域，特别是指一种用于排笔光束的高通量粉末衍射的装置。

背景技术

X线粉末照相法是将一束细的准平行单色X射线投射到粉末晶体的试样上，用照相底片等2D探测器记录衍射线强度和角度位置的一种实验方法。其主要的实验装置是粉末照相机，又叫做德拜-谢勒相机(简称德拜相机)。本装置是为使用排笔形的准平行单色X射线做粉末衍射实验的一种装置，在同步辐射光源上通过使用本装置可以达到同时测量多个(处)样品，快速获得大量衍射数据的效果。

1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体时产生的衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体结构内部的周期性；1915年英国的物理学家小布拉格计算NaCl的晶格长，1916年荷兰的德拜、瑞士的谢勒实用新型了X线粉末照相法。此后，X射线被广泛应用于晶体结构分析等领域，促进了20世纪以来的物理学、化学、材料科学等学术领域和产业界的发展。

X线衍射分析需为晶态物质，按照对样品形态要求的不同，实验装置可分为两大类：单晶衍射仪和多晶衍射仪(又称粉末相机)。前者配有多轴共心圆的复杂转台，可满足单晶样品中各种指数的衍射条件；后者结构简单，由于微颗粒有各种取向的几率，几乎不用任何精密转台样品就可以满足衍射条件。由于任何材料在研究初期都不容易获取大尺度的单晶样品，所以材料的结构分析多借助于粉末衍射的方法。金属多晶材料虽然不是粉末，但很多问题都能通过粉末衍射得到解决。除了结构分析之外，材料中的宏观应力，不管是加工后的残余应力，还是原位负载产生的应力，也可以使用粉末衍射研究。粉末衍射技术从诞生起，一直是材料表征的常规手段，并且随着设备、方法、数据分析和建模等相关技术进步日益强大，其应用范围也在逐渐扩大。

最早的粉末X射线衍射分析方法为粉末照相法(德拜法)。在德拜法里，被测物质的粉末被制成细柱样品，安装在德拜相机的中轴上，笔芯X射线光束垂直照射粉末柱上。此时有无数个晶体颗粒同时被X射线照射，这些晶粒的取向不同，总有某一些颗粒的一些衍射面满足衍射条件产生衍射，因此使不同颗粒的相同衍射面产生的衍射形成了一个2θ顶角的闭合圆锥。这样通过粉末照相就可以得到样品的一系列衍射面的间距值以及对应的强度大小。由于照相法难以准确地测量衍射线的强度和线形以及不能有效地利用X线的资源快速实验，粉末衍射仪法后来逐渐发展起来。衍射仪法除了可以提高光源利用率和测角精度之外，还采用了光子计数探测器技术，可以高信噪比地记录衍射图像。X射线粉末衍射系统是由X线发生器、狭缝单色系统、样品台和测角仪、X射线2D强度测量系统以及数据处理五大部分组成。为了高效利用X射线光源，粉末衍射仪法中使用了线光源，测角的狭缝也与线光源和样品/探测器的转轴平行；样品的X线衍射面与样品/探测器的转轴垂直。测角仪是精密的机械装置，与狭缝系统配合精确测量衍射角。由于X射线源的好坏与衍射谱的品质直接相关，因此高强度、低发散、单色性好的入射光束是做好X线衍射实验所必须的。在20世纪80年代同步辐射装置出现后X线光源有了长足的进步，同步辐射光源已经成为当今众多学科基础研究和高技术开发应用研究的最佳光源。

实用新型内容