[发明专利]X射线吸收测量系统

说明书

本公开提供一种用X射线吸收测量系统。一种x射线照明系统，包括：x射线源，包括至少一个电子束发射器和至少一个靶，其中靶包括基板以及与基板热接触的多个离散微结构，多个离散微结构包括至少一个第一离散微结构和至少一个第二离散微结构；光具组，被配置为接收来自至少一个靶的沿着一定发散角内的预定轴传播的x射线并且产生x射线束；X射线单色器，被配置为可控地从X射线束选择X射线，选择的X射线具有选定能量和宽度。

本申请是申请日为2015年3月3日、申请号为201580033906.6并且发明名称为“X射线吸收测量系统”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本专利申请要求在2014年6月6日提交的美国临时专利申请No. 62/008,856和在2014年12月1日提交的美国临时专利申请No. 62/086,132以及2015年2月17日提交的美国临时专利申请No. 62/117,062的优先权和益处，所有这些专利申请以全文引用的方式并入到本文中。本申请还要求在2015年3月3日提交的美国申请序列号 14/636,994的优先权和益处，该专利申请以全文引用的方式并入到本文中。

技术领域

本发明涉及一种使用x射线吸收近边光谱(XANES)技术来分析材料中(多种)元素的化学/电子态和使用延伸式x射线精细吸收结构 (EXFAS)技术来确定材料中(多种)元素的原子配位数和距离的高亮度x 射线吸收光谱设备。

背景技术

x射线吸收光谱(X-ray absorption spectroscopy)是一种广泛使用的技术，其用来确定物质的局部原子结构和/或电子结构。通过测量材料中一个元素的透射率和/或特征性荧光x射线(其随具有充分窄能带的能量范围上的入射x射线能量变化)，获得x射线吸收光谱数据，其中充分窄的能带对应于所关注元素的吸收边缘，在所关注元素的吸收边缘，入射 x射线光子具有充分的能量来激发(多个)核心电子。材料的局部原子结构和电子结构展示出共振并且表现出干扰效果，干扰效果影响x射线透射率(随入射x射线能量而变化)，因此，通过测量x射线透射率(随x射线能量而变化)，能确定关于材料的局部原子结构和/或电子结构的信息。

接近x射线吸收边缘的吸收光谱通常被分成“近边缘”区域和“延伸”区域，“近边缘”区域包括靠近吸收边缘的前100eV，“延伸”区域直到1000eV更高。近边缘光谱，通常被称作近边缘x射线吸收精细结构 (NEXAFS)光谱或者x射线吸收近边缘光谱(XANES)是核心电子跃迁到低的未占用能级的结果，并且常常具有尖锐的共振峰。其用来理解所涉及元素的化学环境和特别地氧化态。更多延伸能量区域的光谱，通常被称作延伸式x射线吸收精细结构(EXAFS)，表现出吸收率随着能量的平缓振荡。这是由于从该结构内的周围原子发射的光电子的相互作用造成。通过分析EXAFS光谱，能以高精度来确定原子之间的距离。集中在两个光谱区域的实验分析被称作x射线吸收精细结构(XAFS)。

图1示出了常规同步XAFS测量设备，其中，同步x射线源P80产生准直x射线束P889(通常使用孔口或针孔而准直)。与源P80相关联的x 射线光学系统也可以包括束止挡件、孔口或其它光学元件来使x射线束 P889成形为具有特定性质。x射线束P889然后从两个晶体P330A和P330B 反射，晶体P330A和P330B被构造成形成单色器P330，单色器P330产生单色x射线束P889-2，单色x射线束P889-2然后入射于待测量的样品 240上。通过样品240透射的x射线P889-X然后由检测器P290检测，检测器P290将通常将其信号传输到信号处理电子器件P292，信号然后进一步由分析系统P295处理，分析系统P295常常具有显示器P298以向使用者示出数据和结果。通常提供双晶单色器P330(未图示)的运动控件使得相对于x射线束的角度调整将选择特定窄范围的x射线能量通过单色器 P330透射。