台式小焦点射线荧光仪

毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪及其应用研究邵金发，侯禹存，程琳*（北京师范大学核科学与技术学院，射线束技术教育部重点实验室 100875）摘要随着科技的发展，人们对物质的分析慢慢深入到微区领域。而微束能量色散X射线荧光作为一种高灵敏、高精度的元素分析技术，已然成为物质微区分析的有利工具。本实验室将毛细管X射线聚焦技术与能量色散X射线荧光分析技术相结合，自行设计研发了一种新型毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪。该谱仪在利用毛细管X光透镜的特点将X射线源发出的X射线束会聚到微米量级的同时，基于激光位移传感器开发了自动调整样品测量点到透镜出口端距离的闭环控制系统，有效的减少由于样品表面不平整或弧度带来的测量误差，弥补了现有微束Ｘ射线荧光谱仪在此方面的不足。因此，该微束Ｘ射线荧光谱仪为表面不平整文物样品的无损微区元素分析提供了解决方案。1. 引言微束能量色散X射线荧光光谱（Micro-energy dispersive X-ray fluorescence， µ-EDXRF）分析技术因其快速、准确、无损分析等优点，被广泛应用在考古、地质、环境、材料、生物等科学领域[1-8]。目前，基于实验室光源以获得微束入射X射线的方法主要有准直器限束和X射线光学器件聚焦两种。通过准直器限束获得微束入射X射线是最早在微束X射线荧光谱仪中使用的方法，具体为采用准直狭缝或小孔作为光阑放置在入射光路上，用以减小入射X射线的发散度。但与此同时，入射光束的强度会因为物理阻挡而降低，从而导致获得的特征X射线信息减弱。而多毛细管X光透镜利用X射线全反射原理，可将在空心毛细管内表面上的多次全反射的X射线会聚于焦点。因此可以实现以较大的角度收集从X射线源产生的X射线，且会聚后X射线的束斑大小可低至几十微米。同时，毛细管X光透镜对Cu-Kα的能量有高达2-3个数量级的放大倍数[9]，且具有低的发散度。同时，可以将基于毛细管聚焦的微束能量色散X射线荧光分析技术与大面积扫描相结合，实现微米级表面结构和元素分布的分析测定。目前国内外存在部分商业化的微束X射线荧光谱仪，其中美国EDAX公司生产的Orbis系列微束X射线荧光谱仪，适用于部分地质和考古样品测试的[10]；德国Bruker公司生产的M4 Tornado可移动式微束X射线荧光谱仪，适用于实验室或博物馆内各类样品的研究[11]。但由于部分文物样品表面并不平整或存在较大的弧度，若不对相对位置进行修正，这将使得样品测量点与毛细管Ｘ光透镜出口端的距离在测量过程中发生改变，从而影响测量结果的准确性和元素区域扫描的分辨率[12]。为解决上述问题，本实验室自行设计和开发一种新型的微束X射线荧光谱仪以及相应的计算机控制程序，并且开展了相关分析方法学的研究。2. 仪器组成本实验室设计的毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪结构示意图如图1所示，其主要由微焦斑X射线管（Mo靶，焦斑大小50μm×50μm，德国Röntgen公司）、毛细管X光透镜（Mo-Kα能量处束斑大小为31µm）、SDD X射线探测器（5.9keV时能量分辨率为145eV，铍窗有效面积25mm2）和PX5多道分析器、精度为20µm的激光位移传感器、激光笔、具有20倍放大功能的1400万像素固定焦距CCD摄像头、高精度XYZ三维样品台，以及在LabVIEW语言环境下开发的仪器控制程序等部分组成。仪器控制软件主要包括探测系统控制界面、X射线源高压控制界面、机械运动系统控制界面、CCD图像采集控制界面和氦气控制界面构成。其中主界面包含了各个控制功能系统的一些主要控制命令及输出，如图2所示。谱图显示区域在探测过程中实时显示X射线探测器探测到的谱图。此外，该仪器使用的高精度自动化三维运动平台可以满足微区的二维μ-EDXRFF分析的需求，以便实现对感兴趣区域内元素分布的分析。图1 微束X射线荧光谱仪的结构示意图图2 微束X射线荧光谱仪控制程序主界面3. 实验分析3.1 清代红绿彩瓷的分析为了评估本仪器对样品微区进行元素二维扫描分析的能力，选取一片清代红绿彩瓷的残片作为研究对象（图3）。选取图3中A（白釉）、B（红彩）、C（绿彩）进行微区的元素组成分析。实验测量时，X射线管电压40 kV，电流0.6 mA，探测活时间300 s。样品A（白釉）、B（红彩）、C（绿彩）三点的微束X射线荧光分析的能谱如图4所示，彩料中各元素化学成分采用基本参数法进行定量分析，所得的数据如表1所示。图3 清代红绿彩瓷残片与感兴趣区域图片图4 红绿彩中白釉、红彩和绿彩的μ-EDXRF光谱表1 白釉、红彩和绿彩的化学成分（质量分数，%）此外，选择如图3中2mm×2mm的感兴趣区域，使用微束X射线荧光谱仪进行µ-EDXRF二维扫描分析。进行µ-EDXRF二维扫描分析时，X射线管电压为40 kV，电流为0.6 mA，扫描步距为30 µm，每个点探测时间为1.5 s，扫描数据经软件处理得到如图5所示的元素分布图。图5 扫描区域内Pb、K、Fe、Ca、Cu、Al、Mn、Si元素的分布3.2 吉州窑古陶瓷的分析为评估本仪器对表面存在大弧度的样品进行微区元素二维扫描分析的能力，选取一片吉州窑古陶瓷的残片作为研究对象（图6）。实验开始前调节平移台使样品表面感兴趣区域清晰呈现在CCD图像中，并通过鼠标在控制界面的CCD视野中选择具体的目标扫描区域。选取图6中大小为10mm×10mm的区域进行元素二维扫描分析。µ-EDXRF二维扫描分析的测量条件与上文相同。同时，为验证本仪器“源-样”距离自动控制系统对测量结果的影响，分别在开启和关闭“源-样”距离自动控制系统的条件下进行元素二维扫描分析，扫描数据经软件处理得到如图7所示的元素分布图。图6 吉州窑古陶瓷样品与扫描区域图片图7 扫描区域内K、Ca、Zn、Fe元素分布图。a）关闭“源-样”距离自动控制系统，b）开启“源-样”距离自动控制系统通过图7与图6的比较可知，在关闭“源-样”距离自动控制系统的情况下进行µ-EDXRF二维扫描时，由于样品表面的弯曲，样品测量点与毛细管X光透镜出口端之间的距离发生变化，使得X射线光束的焦点无法与样品测量点重合。这导致测得元素分布图空间分辨率变差，同时生成的图像发生了扭曲。相反，当打开“源-样”距离自动控制系统进行测量时，由于该系统可实时调整平移台使X射线束准确照射在样品测量点上，显著降低由于样品表面弯曲带来的偏差。极大的改善了测量结果，表明该仪器在不平整样品的µ-EDXRF二维扫描中具有重要的应用价值。4. 结论本实验室将毛细管X射线聚焦技术与能量色散X射线荧光分析技术相结合，设计和研发了一种新型毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪。该微束X射线荧光谱仪在具备无损分析微小样品和样品微区的元素分布能力的同时，其基于激光位移传感器开发的“源-样”距离自动控制系统可实时调整样品测量点到透镜出口端距离，显著降低了由样品表面不平整或弧度带来的测量偏差，弥补了现有微束Ｘ射线荧光谱仪在此方面的不足。因此，其在材料科学、地球科学和文物保护等领域有着广泛的应用前景。参考文献[1] 戴珏,吴奕阳,张元璋,等.能量色散X射线荧光光谱法在检测仿真饰品中有害元素的应用[J].上海计量测试,2018,45(04):34-35.[2] 陈吉文,倪子月,程大伟,等.基于EDXRF的土壤中痕量镉的快速检测方法研究[J].光谱学与光谱分析,2018,38(08):2600-2605.[3] 陈曦,周明慧,伍燕湘,等.能量色散X射线荧光光谱仪在稻米中镉含量测定的应用研究[J].食品安全质量检测学报,2018,9(10):2331-2338.[4] 蒯丽君. 化学前处理—能量色散X射线荧光光谱法应用于矿石及水体现场分析[D].中国地质科学院,2013.[5] Rathod T, Tiwari M, Maity S , et al. Multi-element detection in sea water using preconcentration procedure and EDXRF technique [J]. Applied Radiation & Isotopes, 2018, 135.[6] Figueiredo E, M F, Araújo, Silva R J C, et al. Characterisation of Late Bronze Age large size shield nails by EDXRF, micro-EDXRF and X-ray digital radiography [J]. Applied Radiation & Isotopes Including Data Instrumentation & Methods for Use in Agriculture Industry & Medicine, 2011, 69(9):1205-1211.[7] Natarajan V, Porwal N K, Babu Y, et al. Direct determination of metallic impurities in graphite by EDXRF. [J]. Appl Radiat Isot, 2010, 68(6):1128-1131.[8] Li L, Huang Y, Sun H Y, et al. Study on the property of the production for Fengdongyan kiln in Early Ming dynasty by INAA and EDXRF [J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2016, 381:52-57.[9] Bonfigli, Francesca, Hampai, et al. 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台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES） 美国easyXAFS公司最新推出台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES），采用独有的X射线单色器设计，无需同步辐射光源，在常规实验室环境中实现X射线吸收精细结构测量和分析，提供XAFS和XES两种测量模式，并轻松相互切换。以极高的灵敏度和光源质量，广泛应用在催化、电池等研究领域，实现对元素的测定、定量和价态分析等。 XAFS300 XES100easyXAFS 产品参数 X射线源: XAFS: 1.2-kw XRD(Mo/w) XES: 100w XRF 空冷管(Pd/W)能量范围: 5-12keV 可达19keV分辨率: 0.5-1.5eV样品塔: 7位自动样品轮布拉格角: 55-85 deg检测器: SDD单晶尺寸: 球面单晶(Si/Ge) 直径10cm，曲率半径100cm软件: LabVIEW, 脚本扫描扩展: 仪器可外接设备，控制样品条件分析仪校准: 预先校准，快速插拔更换 easyXAFS 产品优势 - 无需同步辐射光源- 科研级别谱图效果- 台式设计，实验室内使用- 可外接仪器设备，控制样品条件- 可实现多个样品或多种条件测试- 操作便捷、维护成本低 easyXAFS 应用案例谱图展示 1、XAFS300 2、XES100 ■ XES Mode ■ XAFS Mode easyXAFS 已发表文章1. Mundy, Cossairt, et al.,Chem Mater 20182. Jahrman, Seidler, and Sieber, Anal.Chem., 20183. Holden, Seidler, et al.,J.Phys.Chem.A, 2018.4. Holden, Seidler, et al.,J.Phys.Chem.A, 2018.5. Stein, Holden, et al., Chem.Mater., 2018.6. Padamati, Angelone, et al.,JACS, 20177. Mortensen, Seidler, et al., Phys Rev B, 2017.8. Valenza, Jahrman, et al., Phys Rev A, 20179. Mortensen, Seidler, et al., XAFS16 conference proceedings.10. Seidler, Mortensen, et al., XAFS16 conference proceedings.创新点：1、采用独有的X射线单色器设计，无需同步辐射光源即可进行测试； 2、台式设计，方便实验室使用； 3、提供两种测量模式：XAFS和XES。 台式X射线吸收精细结构谱仪

台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES） 美国easyXAFS公司最新推出台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES），采用独有的X射线单色器设计，无需同步辐射光源，在常规实验室环境中实现X射线吸收精细结构测量和分析，提供XAFS和XES两种测量模式，并轻松相互切换。以极高的灵敏度和光源质量，广泛应用在催化、电池等研究领域，实现对元素的测定、定量和价态分析等。 XAFS300 XES100easyXAFS 产品参数 X射线源: XAFS: 1.2-kw XRD(Mo/w) XES: 100w XRF 空冷管(Pd/W)能量范围: 5-12keV 可达19keV分辨率: 0.5-1.5eV样品塔: 7位自动样品轮布拉格角: 55-85 deg检测器: SDD单晶尺寸: 球面单晶(Si/Ge) 直径10cm，曲率半径100cm软件: LabVIEW, 脚本扫描扩展: 仪器可外接设备，控制样品条件分析仪校准: 预先校准，快速插拔更换 easyXAFS 产品优势 - 无需同步辐射光源- 科研级别谱图效果- 台式设计，实验室内使用- 可外接仪器设备，控制样品条件- 可实现多个样品或多种条件测试- 操作便捷、维护成本低 easyXAFS 应用案例谱图展示 1、XAFS300 2、XES100 ■ XES Mode ■ XAFS Mode easyXAFS 已发表文章1. Jahrman, Seidler, et al., J. Electrochem. Soc. 2019.2. Jahrman, Holden, etal., Rev. Sci. Instrum. 2019.3. Bès, Ahopelto, et al., J. Nucl. Mater. 2018.4. Mundy, Cossairt, et al.,Chem Mater 20185. Jahrman, Seidler, and Sieber, Anal. Chem., 20186. Holden, Seidler, et al., J. Phys. Chem. A, 2018.7. Stein, Holden, et al., Chem. Mater., 2018.8. Padamati, Angelone, et al., JACS, 20179. Mortensen, Seidler, et al., Phys Rev B, 2017.10. Valenza, Jahrman, et al., Phys Rev A, 201711. Mortensen, Seidler, et al., XAFS16 conference proceedings.12. Seidler, Mortensen, et al., XAFS16 conference proceedings.13. Seidler, Mortensen, et al., Rev. Sci. Instrum. 2014.创新点：1、采用独有的X射线单色器设计，无需同步辐射光源即可进行测试； 2、台式设计，方便实验室使用； 3、提供两种测量模式：XAFS和XES。 台式X射线吸收精细结构谱仪

X射线与CT完美结合 XslicerSMX-6000是岛津公司采用自制的微焦点X射线发生器和高灵敏度平板接收器的一款带有CT功能的X射线透视系统。顺畅的切换将透视观察和断面观察快速连接在一起，全新的CT处理引擎能够进行全自动校准、高速拍摄以及重构。高放大倍数、高分辨率的图像不会变形，从而可以观察电子元器件等平板状样品内部的细微构造和缺陷。 Easy operation采用全新UI（用户界面）可以实现直观的简单操作。关闭拉门后即可开始检查。即使对于初次使用者，也可以轻松地进行X射线检查。Easy CT imaging从X射线透视观察到CT摄影只需点击切换图标。对于透视观察难以识别的立体构造物品，通过简单的操作就能立刻切换到断面观察。High Speed Scan & Reconstruction设备采用了可实现完全自动化校正与高速CT 扫描&重建的「Xslicer 」系统。从CT拍摄开始到显示截面图像最短可在3分钟以内完成。关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。 岛津微信平台

报告简介： X射线发射谱（XES）技术主要涉及一种二次光电子过程，通过调制入射 X 射线的能量以及通过高分辨谱仪收集器收集荧光信号，可以获得各种 X 射线发射谱。相比于常规 X射线吸精细结构谱（XAFS），XES谱图具有更高的能量分辨率，和 XAFS 方法相辅相成，从而获取全轨道的电子结构以及原子结构信息。但由于通常依赖于同步辐射X射线光源，大地限制了其在各领域的大范围应用。为了突破这一限制，美国easyXAFS公司研发出了新的台式XES（XAFS300+）。该装置无需同步辐射光源，在常规实验室环境中即可实现XAFS和XES双功能测试。本报告将结合近年来实验室台式XES谱仪的发展技术，及著名研究组的新实验结果，详细阐述台式XES的基本原理、技术发展及在多领域的一些应用案例，后展望其在日常实验室研究中的巨大潜力。 直播入口：您可以通过扫描下方二维码直接进入直播界面，无需注册。扫码观看报告时间：2021年8月31日 14:00 主讲人：张科 博士同步辐射及应用专业博士，毕业于中国科学技术大学同步辐射实验室，上海交通大学化学化工学院博士后。主要研究方向为无机纳米功能材料的同步辐射表征及在能源存储和转换领域的应用。目前，就职于Quantum Design中国子公司，从事表面光谱相关设备的应用开发、技术支持及市场拓展等业务。技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

现在的研究中经常需要动物实验提供数据支持，这些研究包括对骨病的研究、药物管理评价和代谢中的脂肪测量等。实验对象的动物有大、小鼠和兔子等。 X射线CT系统通常用于观察和分析小动物的骨骼，人类或小动物的牙齿。对小动物的观察包括活体动物的CT成像，猝死动物整体或切除部位的体外CT成像。 本案例介绍了利用inspeXio SMX-100CT Plus采集的小鼠股骨CT图像(体外)数据以及其三维解析结果。 图1. 岛津微焦点X射线CT inspeXio SMX-100CT Plus 对小鼠股骨的观察 使用inspeXio SMX-100CT Plus微焦点X射线CT系统(图1)进行数据采集。该设备采用密封式微焦点X射线发生源，最大输出电压为100 kV，图像亮度高，可对树脂、药物、骨骼等软材料在高放大倍数下进行三维观察。图2为小鼠股骨。红色矩形框部分是股骨，红色矩形框右侧的是胫骨。图3显示了小鼠股骨的原理图。股骨由近端、股骨本身和远端三部分组成。近端肢体与臀部骨共同构成髋关节。远端肢体与胫骨共同构成膝关节。本标本观察是股骨远端离体成像的一例。图2.小鼠股骨照片 图3 小鼠股骨的原理图 图4为骨骺的横断面图像，图5为骺端和干骺端横断面图像，图6为干骺端的横断面图像。在干骺端横断面上，圆形骨区为皮质骨，内部网状区为骨小梁。使用inspeXioSMX-100CT进行锥束扫描，一次即可获得区域内所有的横断面图像，还可以连续进行图像观察。 图4骨骺的CT图像图5骺端和干骺端的CT图像图6 干骺端CT图像 图7为MPR(多平面重构)图像，MPR显示的是在虚拟空间中堆叠的多个CT图像。 图7 小鼠股骨MPR图像 图8 小鼠股骨的三维图像 小鼠股骨分析 使用X射线CT获取图像，不仅可以进行横断面和三维观察，而且可以单独提取感兴趣区域进行观察，并测量骨的厚度。 图9 小鼠股骨三维图像 图10~14显示小鼠股骨皮质骨、骨小梁及皮质骨内血管的扫描结果，图像处理为某软件公司的TRI/3D-Bon骨结构分析软件。 图10 白色：皮质骨和骨小梁红色：皮质骨中的血管绿色：生长板软骨 图11 白色：骨小梁红色：皮质骨中的血管绿色：生长板软骨 图10、11中白色为皮质骨和骨小梁、红色部分为皮质骨中的血管、绿色部分为生长板软骨，图10中皮质骨在外观上是半透明的。 图12 骨小梁和生长板软骨图13 提取的生长板软骨图14 皮质骨和骨小梁厚度的测量 图13是提取的成长板软骨。图14是对提取的皮质骨和骨小梁测量出的厚度结果，从外观上使用不同颜色标示出各不相同的薄、厚部分。 结论 使用inspeXio SMX-100CT Plus不仅可以对小鼠股骨结构进行三维观察，而且可以通过其它分析软件提取感兴趣区域，并测量、评价皮质骨和骨小梁的厚度。 另外，针对专用软件（例如TRI/3 DBON），可利用BMD模型(骨矿定量) 将影像数据的亮度值转换为CT值，分离出皮质骨和骨小梁，获得皮质骨和骨小梁各自的BMD值。因此，在骨成像后，用BMD模型代替骨成像来建立分析曲线是可行的。（此应用只可针对特定第三方软件进行。）

项目编号：0667-221JIBEP6037、ZH2022020148项目名称：台式X射线吸收谱仪预算金额：400.0000000 万元（人民币）采购需求：台式X射线吸收谱仪 1套简要技术要求：单色器晶体布拉格角测量范围：55°-80°合同履行期限：交货时间：合同签订后11个月内本项目( 不接受 )联合体投标。

手持式X射线荧光光谱仪是通过内部高压发生器产生X射线激发被测物体表面电子，电子在跃迁时发生能量释放从而获得各种元素的特征谱线。在设计手持式X射线荧光光谱仪时，优先考虑的就是使用安全。手持式X射线荧光光谱仪的辐射几乎可以忽略不计，只要操作得当，不会对人体造成伤害。尽管如此，我们在使用仪器时依然要注意安全，这样才能保证操作者和其周围人员的人身安全。辐射在我们的生活中无处不在数据显示，人类每时每刻都生活在各种辐射中。来自天然辐射的个人年有效剂量全球平均约为2.4毫西弗，其中，来自宇宙射线的为0.4毫西弗，来自地面γ射线的为0.5毫西弗，吸入（主要是室内氡）产生的为1.2毫西弗，食入为0.3毫西弗。人每年摄入的空气、食物、水中的辐射照射剂量约为0.25毫西弗。戴夜光表每年有0.02毫西弗；乘飞机旅行2000公里约0.01毫西弗；每天抽20支烟，一年有0.5至1毫西弗；一次X光检查0.02毫西弗。手持式X射线荧光光谱仪辐射安全常识在设计上，赛默飞世尔尼通手持式X射线荧光光谱仪在不进入测试界面测试时，不会发出任何电离辐射（即X射线）。对于一个给定的辐射源，三个因素决定了人体所接受的辐射剂量：1受照射时间受照射的时间越长，人体所接受的辐射剂量也就越大。辐射量与受照射时间成正比。2与辐射源的距离离辐射源越近，所受的辐射剂量就越大。所接受的辐射剂量与辐射源的距离的平方成反比。例如，距离辐射源1英尺所接受到的辐射量是距离辐射源3英尺所接受到的辐射量的9倍。因此，当仪器快门打开时，应保证手和身体的各个部位远离仪器的前端，以使所受的辐射量减至最小。3辐射屏蔽屏蔽指的是任何介于操作者和辐射源之间的材料。屏蔽材料越多，材质密度越大，所受到的辐射就越少。可选购测试架作为测试样品过程中一种附加的屏蔽装置，反向散射屏蔽附件也十分有效，对于某些应用特别适合。孕妇使用时应该注意：错误操作与使用会导致辐射暴露。操作人员对设备安全需负责：使用时，设备应该始终由受过正规培训的操作人员负责。不使用时，应放到安全地方存放。测量时，不要将手部接近设备头部。当检测窗口被物体覆盖时，安全指示灯亮。如果探测器未检测到物体时，不会产生出X射线。关于X射线设备仪器的辐射安全标准对人体伤害可以参照关于X射线设备仪器的辐射安全标准。在我国国家标准GB 15208。GB15208：1-2005《微剂量X射线安全检查设备第1部分：通用技术要求》中，对微剂量X射线安全检查设备提出的辐射安全指标是：设备的单次检查剂量不应大于5μGy；在距设备外表面5cm的任意处（包括设备的入口、出口处），X射线泄漏剂量率应小于5μGy/h。Gy（戈瑞）：吸收剂量，指人体受到电离辐射后吸收了多少能量。1千克被照射物吸收电离辐射的能量为1J（焦耳）时称为1Gy。即：1Gy=1J/kg。Sv（毫西弗）：有效剂量，是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的电离辐射量。它不仅与吸收剂量有关，而且与射线种类、能量有关。（1Sv=1J/kg，1mSv=10-3 Sv）首先设备本身应带有射线的屏蔽装置，比如说防护铅板和铅玻璃。其次，管头有光闸或者防护罩，主要照射面应该是密不透风的。至于漏散的部分，计量相对于要照射面更小，且波长变长，对人体的危害可以认为就更小了。X射线是直线不会拐弯。综上所述，只要正确操作手持式X射线荧光光谱仪，是不会对人体造成伤害的，手持式X射线荧光光谱仪的用户们可以放心地使用。操作手持式X射线荧光光谱仪注意事项扣动扳机之前请注意X射线穿越方位。检测过程中不要将身体任何部分接近检测区域，尤其是眼睛和手部。不要手拿样品至检测窗口进行测量分析，而是要将设备测试窗口抵住样品来进行测量。在检测小且薄的样品或低密度材料，例如：塑料，木材，纸或陶瓷时，请使用配选件安全遮挡或台式样品架进行检测。操作设备时，如果有需要，可以配备有正规机构认证的剂量计。

岛津以力学性能优异的CFRP (碳纤维增强复合材料)为试样，进行了3点弯曲试验。我们通过超声波显微镜和微焦点X射线CT观测了由于疲劳导致的试样破坏情况。试样：CFRP材料(长100 mm,宽10 mm,厚1.5 mm (9层)) 三点弯曲疲劳试验的外观和试验后的样品外观以最大负荷应力800 MPa、最小负荷应力80 MPa、频率10 Hz反复对试样进行加载。共计4根试样 (#1,#2,#3,#4) ，位移大小达到一定量 (*) 时试验结束。*) #1: 3.0 mm、#2: 3.5 mm、#3: 4.0 mm、 #4: 5.0 mm以上 在#1和#2这两种情况下，在压头接触部分中发现损坏。#3能够确认内部有大的剥离以及表层有轻微剥离，#4几乎完全损坏。 [超声波显微镜]内部观察 在超声波显微镜下，无法观测到#4的变形。 [结果] 在#1和#2中，压头接触部分的表层发生了开裂，在超声波显微镜下，在其背面也发现了轻微的剥离，但是在X射线CT中，无法确认到这种轻微的剥离。试验进行到#3的话， X射线CT便可以确认这种程度的剥离了。 超声显微镜在疲劳早期很容易检测到剥离，但会受到表面破坏的阻碍，难以观察到破坏情况的细节。相反，X射线CT很难观测到疲劳早期的破坏，如#1和#2。 这些特征有助于将超声波显微镜与X射线CT结合使用。例如，通过使用超声显微镜在大范围内定位受损区域，然后使用X射线CT缩小视野并放大图像，可以更有效地观察更详细的损坏情况。

p 　　德国斯派克近日发布了新一代的SPECTRO MIDEX 小焦点能散型X射线荧光光谱仪，提高了分析速度和分析准确度。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/8169c726-b837-41ff-981d-ae385417c02c.jpg" title=" 360w-spectro_midex_2016_closed_precious.jpg" / /p p style=" text-align: center " SPECTRO MIDEX 小焦点能散型X射线荧光光谱仪 /p p 　　新的SPECTRO MIDEX 分析仪，与火试金法相比，不仅精密度更好，而且更加快速，操作方便。 /p p 　　新一代的SPECTRO MIDEX 分析仪采用了最新的ED-XRF检测技术，因此提高了精密度，这个创新使此台仪器成为最优秀的测量贵金属的中频台式XRF仪器之一。此台仪器提高了元素分析的准确性，对贵金属冶炼来说，这一点是非常重要的 同时减少了测试时间提高了样品通量，大型的品质认证中心是非常看重这一点的。此台仪器操作简便，并且可以很方便的将测试结果上传到实验室网络中。 /p p 　　另外，SPECTRO MIDEX 的优势还包括： /p p 　　在较宽的浓度范围内可保证较高的准确度和精密度 较短的分析时间(一般为30-40秒)。对于冶炼样品的小饰品或者钻粉，它的分析点位可以小至1毫米。对于均质性较差的银质样品，一个较大点位的平均分析结果可以有效的保证高准确度。 /p p 　　操作方便，软件界面直观，可在单一屏幕上展示所有相关信息。一个综合性的视频系统帮助操作者精确的放置样品并定位分析点位。分析结果可展示、打印并上传，大大方便了数据使用者。 /p p 　　成本低廉。适合于贵金属测试办公室、分析实验室、品质鉴定中心和冶炼实验室。与ICP-OES和火试金法需要消解不同，它在分析成本和速度上更有优势。 /p p 　　高分辨率的硅漂移检测器保证了微量和痕量元素分析的准确度。加上超高的计数率，相同时间内，信号强度增加了四倍。 /p p 　　与以前的120秒的分析时间相比，分析速度大大提高。在准确度不变的情况下，一次扫描仅需30秒。 /p p 　　仪器设计紧凑，样品室较大，可处理小至针类珠宝大至银片的样品。将样品放入升降台，然后旋转按钮将其精确地放置在最优的测量位置，关上分析仪，在屏幕上点击开始即可开始分析。 /p

仪器信息网讯 2010年12月20日，内蒙古地矿局与帕纳科公司在呼和浩特市内蒙古地矿局会议室举行了“内蒙古自治区地质矿产勘查开发局购买帕纳科移动式X射线荧光光谱仪货物到货交付仪式”。内蒙古地矿局副局长郑翻身、内蒙古地质矿产(集团)公司副总经理张峰、副总工葛昌宝、生产技术部长赵士宝、计划财务处处长顾旭东，帕纳科亚太区执行总裁Anant Bhide先生、中国区总经理薛石雷等出席交付仪式。 交付仪式现场 　　交付仪式上，内蒙古地矿局副局长郑翻身、帕纳科亚太区执行总裁Anant Bhide先生分别代表仪器交付双方讲话。 内蒙古地矿局副局长郑翻身 　　郑翻身局长讲话中说道，随着国家、内蒙古自治区经济建设的快速发展，经过过去几十年的探测、开采，我国尤其内蒙古境内的地表矿产正在逐渐减少，地质勘查、矿业开发已经向深部找矿发展，深部找矿、探测工作迫在眉睫，是今后找矿新突破的重要方向。相应的对于高品质的测试设备的需求也在逐步增加。 　　内蒙古地矿局始建于1956年，是自治区境内从事地质勘查、矿业开发、工程勘察施工以及岩矿化学分析与测试鉴定、国土资源测量、水文地质和环境地质勘察工作的一支最大的专业地质勘查队伍。但作为一个成立50多年的地质勘查单位，内蒙古地矿局的找矿、测试等仪器设备已经有些陈旧、落后。大规模更换矿产探测、检测仪器设备已经势在必行，所以从本世纪初开始，内蒙古地矿局开始逐步更换仪器设备，这次交付的12台帕纳科X射线光谱仪器就是其中的一部分。 　　最后郑翻身局长说道，在内蒙古地矿局这次大规模采购探测、测试仪器设备过程中，帕纳科公司是第一个举办仪器到货交付仪式的公司，体现了帕纳科公司对这次合作的重视。郑翻身局长代表内蒙古地矿局对帕纳科公司表示感谢。并希望今天交接的12台帕纳科X射线光谱仪器运作良好，为内蒙古自治区的地矿事业做出贡献，也为帕纳科公司打开地矿行业市场。 帕纳科亚太区执行总裁Anant Bhide先生 　　Anant Bhide先生首先代表帕纳科公司向内蒙古地矿局对帕纳科公司给予的信任表示感谢，很高兴能和内蒙古地矿局合作。 　　Anant Bhide先生讲话中说道，帕纳科公司是世界上最大的X-射线光谱仪和相关软件及服务的供应商之一，具有70多年的行业经验。这次内蒙古地矿局采购帕纳科12台移动式X射线荧光光谱仪Minipal 4，对于内蒙古地矿局来说可能只是一件小事情，但对于帕纳科公司来说确是迈出了一大步，地矿行业一次性购买这么大数量的帕纳科仪器，对于帕纳科公司来说还是第一次。 　　Minipal的含义是“小朋友”，帕纳科希望这个“小朋友”能够帮助内蒙古地矿局找到想找的矿产，而帕纳科公司将全力负责让“小朋友”更好的运转。 Anant Bhide先生将象征12台X射线荧光光谱仪的12把钥匙、仪器证明文件交付郑翻身局长 双方开香槟庆祝交付完成 　　据了解，内蒙古地矿局此次购买的帕纳科12台移动式X射线荧光光谱仪Minipal 4为台式能量色散式X射线荧光光谱仪。其外形小巧，并且光管的最大功率仅为9W；具有世界上无需液氮冷却且能量分辨率最高的探测器—硅漂移探测器；可对固体、液体、油漆类样品直接进行分析，12个样品自动进样系统，节省人力和时间，适合企业大批量样品分析。 　　这12台移动式X射线荧光光谱仪将配备给内蒙古地矿局下属的矿产勘查单位，作为车载或移动实验室的检测仪器。

锂离子电池（LIBs）是电动汽车的主要动力来源，同时在电网储能方面显示出巨大的应用前景。然而，对于其材料的能量密度、功率和安全性等方面的研究并未得到真正的完善。近期研究表明，富锂无序岩盐(DRS)体系是非常有前途的材料之一，如富锂-过渡金属(TM)氧氟化物就表现出巨大潜力。但DRS正极材料的一个关键问题是容量衰退明显。例如电极材料和电解质之间的副反应，导致容量下降和循环过程中的结构变化；锰基尖晶石中观察到Mn从阴极溶解并随后迁移到阳极，造成容量衰退；较高的充电电压可以触发氧化还原反应形成二氧化碳，导致不可逆的O损失和降解。为了解决该问题，研究人员发现可以通过替换初始部分的过渡金属来稳定DRS氧氟相。近期，Maximilian Fichtner课题组采用机械化学球磨法合成了锰基无序岩盐氧氟化物Li2Mn1&minus xVxO2F(0≤x≤0.5)作为锂离子电池正极材料，分析了部分钒取代对样品性能的影响，重点研究了样品的电化学性能。为了确定合成材料中Mn和V的氧化状态，作者利用美国台式X射线吸收精细结构谱仪easyXAFS进行了X射线吸收光谱分析。该系统，摆脱了同步辐射光源的束缚，在实验室中提供了一套媲美同步辐射光源数据的表征技术，包括X射线吸收光谱(XAFS)和X射线发射光谱(XES)，实现了对元素化学价态、局部配位结构以及自旋态的多重互补信息的获取，为阐明电化学性能的改善机理提供了关键数据支撑。图1. 美国台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+ 图2a是Li2MnO2F (LMOF)和Li2Mn0.5V0.5O2F (LMVOF)的Mn K边XANES光谱，并与各种锰氧化态的标准物进行对比。从MnO金属到MnIVO2，随着氧化状态的增加，吸收边逐渐向高能量移动。两种LMOF样品（正常和高温）都接近MnIII2O3的吸收边，表明Mn的平均氧化态为3+。相反，LMVOF接近MnIIO的+2氧化态。因此，与所使用的前驱体相比，Mn氧化态未发生变化，而且热处理对氧化态无任何影响。此外，两个LMVOF样品中V K边的能量位置均位于VIII2O3和VIVO2之间，如图2b所示，V的边前锋与1s→3d转变有关，在两个LMVOF样品的边前锋不同，表明其DRS结构中六配位V-O（F）发生局部畸变，p-d轨道杂化使得1s→3d跃迁成为可能。边前峰的强度反映了偏离中心对称性的程度，在HT-LMVO中变弱的边前锋表明热处理减轻了局部畸变。如图2c所示，拟合的边前峰中心随V的氧化态增加向高能偏移，两个LMVOF都接近VIII2O3的边前锋位置，表明平均氧化态为3+。因此，从Mn和V的K 边光谱可以看出，在高能球磨过程中没有发生电荷转移，可以认为合成的化合物保持了起始前驱体的价态。图2. (a) LM(V)OF的归一化Mn K边XANES谱 (b)LMVOF的归一化V K边XANES谱。插图为边前区。(c)线性+洛伦兹基线函数的高斯峰值模型对LMVOF进行边前区拟合。V2O3、VO2和V2O5采用相同的拟合方法。 图3为测得的Mn K边X射线吸收精细结构（XAFS）光谱。如图3a所示，原始的LMOF、以及经20个循环的LMOF和HT-LMOF XANES光谱与Mn2O3的吸收边能量一致。这表明Mn3+处于放电/锂化状态，与原始LMOF（图3）和前20个循环的锰可逆的氧化还原反应类似。如图3b所示，虽然两个循环的电极都表现出比原始材料更高的振幅，但扩展边（EXAFS）数据的傅里叶变换证实了他们相同的局域配位，这表明循环后局部无序化降低。在HT-LMOF_20C中，观察到第一和第二配位壳的傅里叶变换峰振幅略高，这表明热处理减少了局部无序化现象。对第一个Mn-O/F和第二个Mn-Mn配位壳进行了壳拟合（表2）。对于HT-LMOF来说，Mn-O/F的原子间距离变大，Mn-Mn的配位键长略有增加。可以推断，热处理有助于提高球磨化合物的对称性并减少缺陷，但也可能影响结构中的局部氟化程度。图3. 原始LMOF、以及LMOF及HT LMOF 20个循环后的Mn k边XAFS光谱。(a)标准物的XANES (b) EXAFS的傅里叶变换，原始LMOF (c和d)、原始LMOF_20C (e和f)和HT-LMOF_20C (g和h) 的R空间壳层拟合；k3加权χ(k), dk = 1。 图4为放电状态下HT-LMVOF电极的V和Mn K-边XANES光谱。Mn K-边略向高能量移动，表明Mn氧化态的升高。此外，V的 K 边出现明显的吸收边偏移和显著的边前锋强度增加，表明V的平均氧化态已经从3+增加到4+。因此，经过长时间的循环，V和Mn都被轻微氧化，尤其是Mn的氧化态，这可能是受到Mn溶解的影响。图4. 放电状态下，(a) LMVOF_20C电极的V和Mn 的K边XANES光谱。 台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES测试数据展示： XAFS for 3d-transition metalseasyXAFS硬x射线能谱仪具有宽的能量范围，可以测量从Ti到Zn的所有三维过渡金属的高质量XANES和EXAFS。这些元素在从电池到催化、环境修复等现代研究的关键领域关重要。Fe\Mn\Ni\Co\Cu XANES & XES Kβ data用easyXAFS300+测量了Fe\Mn\Ni\Co\Cu XANES 谱图及 Fe XES Kβ数据，分别提供元素价态及自旋态的数据支撑。Adv. Func. Mater. 2022, 2202372。Cu EXAFSeasyXAFS光谱仪探测了Cu K-edge X射线近边吸收谱（XANES）。实现材料元素价态及配位结构的解析对MOFs材料的性能及机理研究尤为重要。J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 4515&minus 4521Ni EXAFSeasyXAFS硬x射线光谱仪拥有与同步加速器匹配的高能量分辨率。实现对Ni近边区XANES和扩展边区EXAFS的高质量数据采集。J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 14432–14443Fe EXAFS高性能Fe K-edge 扩展边到k = 14 &angst ，样品为Fe金属箔。EXAFS提供了对局部结构和配位环境的数据测量。NMC Ni K-edge高性能NMC 442和NMC 811电池电极的Ni K-edge XANES谱图。Ni K-edge位置的变化反映了不同NMC组成导致Ni氧化态的变化。J. Electrochem. Soc., 2021, 168, 050532Co K-edge Rapid XANESeasyXAFS硬x射线光谱仪能够与同步加速器匹配的能量分辨率高质量的数据收集。优异的性能可以在几分钟内实现。这使得在短时间内收集大数据集以及实时跟踪反应过程成为可能。Pr L3-edge XANESPr2O3和Pr6O11的L3边XANES数据表明对Pr氧化状态变化的敏感性。用easyXAFS300光谱仪测量。V XANES利用台式X射线吸收精细结构谱仪获得了V k边的边前及近边结构谱图，揭示了引入Al3+后，VOH的结构变化及充放电过程中的有利作用。Nano Energy, 2020, 70, 104519Cr Kα XES用easyXAFS光谱仪测量了不同氧化态的Cr Kα X射线，兼具高能量分辨率及X射线荧光的高灵敏度。Anal. Chem. 2018, 90, 11, 6587–6593V EXAFSV K-edge EXAFS显示了easyXAFS谱仪与同步辐射光源相匹配的高k值下的优异表现。Fe Oxide XANES data用easyx150光谱仪测量Fe和Fe(III) [Fe2O3]的Fe K-edge，利用XANES对氧化态差异进行表征。Ti\Mn XANES dataeasyXAFS谱仪获取Ti元素和Mn元素的价态变化，进一步验证了高价Ti离子和部分F离子替代后策略背后的作用机理。Chem. Mater. 2021, 33, 21, 8235–824Mn&Fe EXAFSeasyXAFS谱仪获取Ti元素和Mn元素的XANES和EXAFS谱图，解析化学价态及局部配位结构。Adv. Func. Mater. 2022, 2202372Fe oxide XES(low weight %)Fe Kβ 光谱测量浓度低0.25 wt. %，测量时间仅为4分钟。X射线发射谱XES非常适合于低元素浓度。XES-Se VTC 在easyXES150光谱仪上对金属Se和Na2SeO4的价带→核心的XES测量。12639 eV处出现的附加峰反映了Na2SeO4中硒价电子的价电子结构的变化，这可能是由于与氧的轨道混合所致。XES- Ni VTC用easyXAFS光谱仪测量了不同化合物的Ni Kβ XES，在高能量分辨率下，显示了对X射线荧光的灵敏度。Adv. Mater. 2021, 2101259【参考文献】[1]. Synthesis and Structure Stabilization of Disordered Rock Salt Mn/V-Based Oxyfluorides as Cathode Materials for Li-Ion Batteries. Iris Blumenhofer, Yasaman Shirazi Moghadam, Abdel El Kharbachi, Yang Hu, Kai Wang, and Maximilian Fichtner. ACS Materials Au, DOI: 10.1021/acsmaterialsau.2c00064

近年来，高熵的概念被应用到各种功能材料中，并被证明有利于结构的稳定性以及能量的储存和转换效率。在电化学储能领域，科研人员通过在单相结构中引入大量不同的元素来制备多组分材料，实现增加构型熵(成分无序)，提升电池性能和稳定性。德国卡尔斯鲁厄理工学院的Torsten Brezesinski课题组将高熵概念应用于四种金属离子(Fe, Co, Ni和Cu)结合的高熵Mn基HCF材料 (HEM -HCF, 40% Mn)，并与中熵HCF(MEM-HCF, 60% Mn)，低熵HCF (LEM-HCF, 80% Mn)和传统单金属Mn基HCF (Mn-HCF, 100%Mn) 进行对比，发现多组分的高构型熵样品在钠存储方面有显著改善。相关成果发表在Adv. Func. Mater. 2022, 2202372。　　为了更好地理解多组分材料体系中的作用机理，探索高构型熵概念其对电池性能的影响，作者利用美国台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+，揭示了构型熵在Mn-HCF 钠离子电池阴循环性能中的作用，并提供了与其电化学行为之间的关联佐证。该台式X射线吸收谱仪系统，摆脱了同步辐射光源的束缚，在实验室中为Torsten Brezesinski课题组提供了一套媲美同步辐射光源数据的表征技术，包括X射线吸收光谱(XAS)和X射线发射光谱(XES)，实现了对元素化学价态、局部配位结构以及自旋态的多重互补信息的获取，为阐明电化学性能的改善机理提供了关键数据支撑。美国台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+　　作者采用XAS方法研究了不同金属离子的氧化状态和局部配位结构。图1c-e比较了HEM-和Mn-HCF的Mn K-edge数据。得到了非常相近的键位及键长径向分布，分别对应于M-N、M-C和M-M化学键位。结果表明，HEM-HCF中的4b (M)位点(Fe2, Mn, Co, Ni, Cu)，即-Fe(4a)-C≡N-M(4b)-N≡C-Fe(4a)-与Mn-HCF中的Mn位点具有相同的配位环境。从HEM-，Mn-和Fe-HCF材料(图1f-h)收集的Fe K-edge 数据再次表明，HEM-和Mn-HCFs的键位及键长径向分布相似，这是因为-Fe(4a)-C≡N-的贡献占主导地位，而-Fe(4b)-N≡C-的贡献为零(Mn-HCF)或较小(HEM-HCF)。相反，与其他两种材料相比，Fe-HCF的壳层具显著不同，说明Fe元素在-Fe(4a)-C≡N-和-Fe(4b)-N≡C-中显示出不同的金属配体间距。图1. 构型熵在提高钠离子电池多组分六氰铁酸阴循环性能中的作用。a) HEM-HCF晶体结构示意图；b) HEM-HCF的XRD图谱和相应的Rietveld细化图谱；c)归一化Mn K-edge吸收谱；d) k3加权χ(k)谱，e) k3加权χ(k)谱的傅里叶变换；f)归一化Fe K-edge吸收谱；g) k3加权χ(k)谱；h) k3加权χ(k)谱的傅里叶变换。　　图2a-e显示了从HCF样品和标准物质中收集的归一化K-edge X射线吸收近边光谱(XANES)。平均氧化态通过与已知标准品的“指纹”比对确定，其中大部分为具有八面体配位环境的金属氧化物，对应于HCFs中的M-N6和Fe-C6。HEM-HCF中Mn, Co, Ni和Cu 的XANES数据表明与传统HCF材料的近边结构一致。Mn, Co和Cu K-edge分别与MnO, CoO和CuO吸收边位置相近，如图2b,d,e所示，表明氧化态为+2价。Ni K-edge的能量位移不太明显(图2c)。因此，对比HEM-HCF中Ni的一阶导数(dμ(E)/dE)个峰的位置，表明Ni在HEM-HCF中是+2~+3的氧化态。尽管Fe在这些标准参考材料中的氧化状态不同，但HEM-、Mn-和Fe-HCF中的Fe K-edge谱图(图2a)仍显示了与Fe2O3、 K4[Fe(CN)6]3H2O和K3[Fe(CN)6]相似的吸收边位置,。这是因为Fe K-edge的吸收对配体类型、共价性和Fe自旋态非常敏感，会使吸收边产生微小变化。图2. a) Fe, b) Mn, c) Ni, d) Co, e) Cu K-edge XANES数据；f)不同HCF和标准参考物质的Fe Kβ X射线发射谱XES；(f)中的插图为Kβ1,3；g) Fe(+2和+3,高自旋HS和低自旋LS)对应激发态的简化描述。　　为了更深入地了解Fe的氧化态和自旋态，作者进一步测试了X射线发射谱XES，见图2f。行过渡金属的Kβ发射线对应于3p电子→1s核孔(1s13p63dn)的跃迁过程，形成终态为1s23p53dn。3p-3d交换耦合导致线分裂(形成Kβ1,3和Kβ′)，Kβ′的相对强度取决于未配对3d电子的数量。HEM-和Mn-HCF样品以及K4[Fe(CN)6]3H2O和K3[Fe(CN)6]标准参考材料均显示出弱Kβ′，表明未配对电子数量较少，证明了低自旋(LS)电子构型(1s23p5t2gneg0)。Fe-HCF具有不同的Kβ1,3-Kβ′分裂(Kβ′强度相对较低)。这表明在-Fe(4a)-C≡N-和-Fe(4a)-N≡C-配位中低自旋(LS)和高自旋(HS) 的Fe提供了混合贡献。以前的报道也表明，铁基材料的Kβ1,3线随着标称自旋值(S)的增加而向更高的能量转移，反映了氧化态和自旋态。K4[Fe(CN)6]3H2O具有明确的LS Fe2+(1s23p5t2g6eg0)结构，标称自旋值S=0，其Kβ1,3峰如预期的集中在能量低处。从FeO (1s23p5t2g4eg2, S=2)和Fe3O4(S=2.33)到Fe2O3(S=2.5)和Fe4(P2O7)3(1s23p5t2g3eg2, S=2.5)的变化中，高自旋标准品的Kβ1,3线的能量确实稳步增加，这与文献保持一致。HEM-和Mn-HCF的Kβ1,3线位置与K4[Fe(CN)6]3H2O相似，但能量略低于K3[Fe(CN)6] (LS, 1s23p5t2g5eg0, S = 0.5)，说明大部分Fe2+离子(LS, S=0)与C相配位(-Fe-C≡N-)。另一方面，Fe-HCF Kβ1,3线的能量位置位于Fe单质LS, S = 1)和FeO (HS, S = 2)之间，表明存在一种NaxFe3+(HS, S=2.5)[Fe2+(LS, S = 0)(CN)6]构型。　　综上所述，通过比较三种HCF的性能，使用高构型熵材料的优势变得明显。特别是，随着熵的增加，结构降解和相变的抑制程度依次为LEM-HCF easyXAFS硬x射线能谱仪具有宽的能量范围，可以测量从Ti到Zn的所有三维过渡金属的高质量XANES和EXAFS。这些元素在从电池到催化、环境修复等现代研究的关键领域至关重要。Fe\Mn\Ni\Co\Cu XANES & XES Kβ data用easyXAFS300+测量了Fe\Mn\Ni\Co\Cu XANES 谱图及 Fe XES Kβ数据，分别提供元素价态及自旋态的数据支撑。Adv. Func. Mater. 2022, 2202372。Cu EXAFSeasyXAFS光谱仪探测了Cu K-edge X射线近边吸收谱（XANES）。实现材料元素价态及配位结构的解析对MOFs材料的性能及机理研究尤为重要。J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 4515−4521Ni EXAFSeasyXAFS硬x射线光谱仪拥有与同步加速器匹配的高能量分辨率。实现对Ni近边区XANES和扩展边区EXAFS的高质量数据采集。J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 14432–14443Fe EXAFS高性能Fe K-edge 扩展边到k = 14 Å，样品为Fe金属箔。EXAFS提供了对局部结构和配位环境的数据测量。NMC Ni K-edge高性能NMC 442和NMC 811电池电的Ni K-edge XANES谱图。Ni K-edge位置的变化反映了不同NMC组成导致Ni氧化态的变化。J. Electrochem. Soc., 2021, 168, 050532Co K-edge Rapid XANESeasyXAFS硬x射线光谱仪能够与同步加速器匹配的能量分辨率高质量的数据收集。优异的性能可以在几分钟内实现。这使得在短时间内收集大数据集以及实时跟踪反应过程成为可能。Pr L3-edge XANESPr2O3和Pr6O11的L3边XANES数据表明对Pr氧化状态变化的敏感性。用easyXAFS300光谱仪测量。V XANES利用台式X射线吸收精细结构谱仪获得了V k边的边前及近边结构谱图，揭示了引入Al3+后，VOH的结构变化及充放电过程中的有利作用。Nano Energy, 2020, 70, 104519Cr Kα XES用easyXAFS光谱仪测量了不同氧化态的Cr Kα X射线，兼具高能量分辨率及X射线荧光的高灵敏度。Anal. Chem. 2018, 90, 11, 6587–6593VEXAFSV K-edge EXAFS显示了easyXAFS谱仪与同步辐射光源相匹配的高k值下的优异表现。Fe Oxide XANES data用easyx150光谱仪测量Fe和Fe(III) [Fe2O3]的Fe K-edge，利用XANES对氧化态差异进行表征。Ti\Mn XANES dataeasyXAFS谱仪获取Ti元素和Mn元素的价态变化，进一步验证了高价Ti离子和部分F离子替代后策略背后的作用机理。Chem. Mater. 2021, 33, 21, 8235–824Mn&Fe EXAFSeasyXAFS谱仪获取Ti元素和Mn元素的XANES和EXAFS谱图，解析化学价态及局部配位结构。Adv. Func. Mater. 2022, 2202372Fe oxide XES(low weight %)Fe Kβ 光谱测量浓度低至0.25 wt. %，测量时间仅为4分钟。X射线发射谱XES非常适合于低元素浓度。XES-Se VTC在easyXES150光谱仪上对金属Se和Na2SeO4的价带→核心的XES测量。12639 eV处出现的附加峰反映了Na2SeO4中硒价电子的价电子结构的变化，这可能是由于与氧的轨道混合所致。XES- Ni VTC用easyXAFS光谱仪测量了不同化合物的Ni Kβ XES，在高能量分辨率下，显示了对X射线荧光的灵敏度。Adv. Mater. 2021, 2101259　　【参考文献】　　[1]. Yanjiao Ma, Yang Hu, et al., Resolving the Role of Configurational Entropy in Improving Cycling Performance of Multicomponent Hexacyanoferrate Cathodes for Sodium-Ion Batteries, Adv. Func. Mater. 2022, 2202372.

在现代X射线分析系统中，多毛细管X光透镜一直发挥着关键作用，其中微区XRF是最流行和最成功的应用之一。为了优化毛细管的传输效率并最大程度提高分析系统性能，首选的微焦点X射线光源尺寸应小于100μm。然而，对于某些需要尺寸更小、重量更轻且易于集成的X射线激发系统的工业应用来说，传统的微聚焦x射线管还是不能满足要求。虽然目前也有商业化的一体式紧凑型x射线管(带有内置高压电源和控制器)，但x射线的光源尺寸往往太大，以致于无法充分利用多毛细管的性能优势。 此外，多毛细管的用户还面临着另一个挑战，即光学元件和X射线源之间的精确对准。不完美的光学对准不仅会影响X射线的输出强度，还会影响X射线激发系统的稳定性。多毛细管X光透镜XOS多毛细管X光透镜的概念始于上世纪90年代初期。近二十多年来，XOS 与来自世界各地的科研团体携手进行了广泛的研究和开发，将多毛细管X光透镜的制造工艺进行了显著提升。目前，XOS 已成为全球领先的高性能多毛细管X光透镜及激发系统制造商。XOS现在设计出了一款小型化、低功率的X射线源Mini-Beam，采用了一体化设计，重量不到2kg，并且配备的X射线光源尺寸也足够小，可以充分挖掘多毛细管X光透镜的性能潜力。其元件底座/对准接口也十分便于实现精确的光学对准。行业领先的卓越性能Mini-Beam的输出光强是传统针孔准直器的1000倍焦斑小至5μm @Rh Ka(20.162 kev)集成可拆卸滤光滚轮，轻松更换滤片易于集成小巧紧凑轻松与任何仪器或系统集成支持USB连接维护简单可配备不同规格的多毛细管，更换简单易于维护，现场对准Mini-Beam标准款配备了不同的多毛细管，参数如下：高度聚焦毛细管典型应用:Micro XRF-微粒分析-薄膜和镀层厚度测量-高分辨元素MappingMini-Beam PF-004Mini-Beam PF-010Mini-Beam PF-020Mini-Beam PF-050输出焦距(mm)4102050输出光强(phs/s)@50KV/10W, Ag Ka, 22.16keV5.0E+041.0E+052.0E+054.0E+05焦斑大小(μm, FWHM, @Ag K)152550100 高度准直毛细管典型应用:XRD&WDS-粉末衍射-织构和应变测量-波长色散光谱仪Mini-Beam PC-004Mini-Beam PF-006Mini-Beam PC-010Mini-Beam PF-015输出光束直径(mm)461015输出光强(phs/s)@50KV/10W, Ag Ka, 22.16keV5.0E+051.0E+052.0E+06302E+06Mini-Beam也可针对需要小型化、低功率X射线微焦源的各种应用进行定制。欢迎各位对Mini-Beam感兴趣的老师随时联系我们，为您量身定制解决方案。Mini-Beam基本配置：Available Targets*Ag, Rh, W, Cu, and CrTube TypeMetal-ceramicTube Operating Temperature-10 to +50 CCoolingForced airHigh Voltage Potential4 to 60kVBeam Current5 to 200μAMaximum Power12 wattsInput Power12 x 4 x 3 inchesWeight4.3 lbs*如有需要，可提供其他靶材。

马尔文帕纳科致力于推动X射线分析技术的发展和研究，持续为XRD研究带来新的利器。 全波长能量色散探测器1 Der2020年，马尔文帕纳科迎来Empyrean家族的新成员，全新的全波长能量色散探测器1 Der。该探测器具有很高的能量分辨率(340 eV @ Cu K-alpha)，且能量分辨功能适用于铜、钴、钼、银等衍射仪上常用的多种靶材。单独使用1Der时，可以在各种波长辐射下对大多数元素提供高质量的无荧光干扰的数据。在Empyrean平台上，1Der探测器配合马尔文帕纳科的高清入射光路Bragg-BrentanoHD (BBHD)模块或智能入射光路(iCore）模块将能够对所有元素构成的样品可获得无连续白光、无K-beta、无样品荧光的高质量衍射数据。此配置能为客户带来更好的粉末衍射解决方案。 升级版Aeris台式X射线衍射仪2021年，马尔文帕纳科在台式X射线衍射仪Aeris上增加了全新的功能附件，在常规的粉末衍射之外，对多晶薄膜和涂层样品进行掠入射衍射分析(GI-XRD)，分析薄膜物相和表面残余应力；对高分子、药物等轻吸收样品进行透射衍射分析(transmission XRD)，消除制样等因素引起的择优取向。这些新的功能附件依然沿用马尔文帕纳科XRD家族的Pre-FIX预校准光路设计，用户无需校准光路即可轻松实现功能切换，在小型台式设备上获得之前在落地式大型设备才能得到的高级测试数据。 5月18日 新品线上发布会2021年5月18日，马尔文帕纳科将为中国用户举办以上两款XRD新品的线上发布会，特邀荷兰总部 Empyrean锐影X射线衍射仪产品经理 鲍朝辉 博士为大家介绍新探测器 1 Der的技术特点，中国区XRD产品经理 王林 博士也将为大家介绍Aeris台式衍射仪的新功能及其应用。线上互动更是好礼多多，快来点击报名参与吧！直播日程安排时间内容14:30-15:10【专题报告】1 Der 探测器：助力科研工作者轻松处理挑战性样品15:10-15:30答疑及互动抽奖15:30-16:00【专题报告】探索台式 X 射线衍射仪的能力边界16:00-16:30答疑及互动抽奖点击报名http://malvernpanalytical.mikecrm.com/Prz46OW 演讲嘉宾 鲍朝辉 博士马尔文帕纳科 XRD产品经理2009年获得法国约瑟夫傅立叶大学物理学硕士学位，2013年获得法国格勒诺布尔大学和欧盟委员会JRC联合博士学位，之后开始在帕纳科全球应用实验室任职XRD应用技术专家。现任马尔文帕纳科XRD产品经理，负责产品管理，市场以及研发管理等工作。 王林 博士马尔文帕纳科 中国区XRD产品经理2004年于清华大学物理系获理学学士，2011年于澳大利亚University of Wollongong伍伦贡大学获得博士学位，博士期间研究方向为超导薄膜材料。毕业后加入荷兰帕纳科公司从事XRD应用研究及技术支持，现担任中国区XRD产品经理。 联系我们：马尔文帕纳科销售: +86 400 630 6902售后: +86 400 820 6902邮箱：info@malvern.com.cn网址：www.malvernpanalytical.com.cn

一、项目基本情况项目编号：OITC-G240261656-1项目名称：中国科学院2024年仪器设备部门批量集中采购项目预算金额：1160.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1160.000000 万元（人民币）采购需求：1、采购项目的名称、数量：包号货物名称数量（台/套）用户单位是否允许采购进口产品8掠入射/小角/广角X射线散射仪1中国科学院过程工程研究所是包号货物名称数量（台/套）用户单位是否允许采购进口产品9X射线单晶衍射仪1中国科学院大连化学物理研究所是包号货物名称数量（台/套）用户单位采购预算（人民币）最高限价（人民币）是否允许采购进口产品26台式X射线吸收精细结构谱仪1中国科学院赣江创新研究院400万元400万元是投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。2、技术要求详见公告附件。合同履行期限：详见采购需求本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年07月25日 至 2024年08月01日，每天上午9:00至11:00，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：www.oitccas.com；北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层方式：登录“东方招标”平台www.oitccas.com注册并购买。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院过程工程研究所　　　　　地址：北京市海淀区中关村北二街1号　　　　　　　　联系方式：010-82545054　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：东方国际招标有限责任公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层　　　　　　　　　　　　联系方式：窦志超、曹山010-68290529　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：窦志超、曹山电　话：　　010-68290529

近期，日本Pulstec公司新发布了一款基于圆形全二维面探测器技术的新一代X射线单晶定向系统：s-Laue。该设备配备六轴样品台，具有功率小（30KV/1.5mA，因此辐射小）、操作简单、测试效率高（典型测试时间为60秒）等特点，可提供台式、便携式两种类型设备，即可满足实验室对小样品进行单晶定向的需求，也可以用于大型零件的现场晶体定向应用需求。制造商：日本Pulstec公司型号：s-Laue应用领域：可广泛应用于超导、铁电、铁磁、热电、介电、半导体、光学等物理、化学、材料相关学科的晶体定向适用材料：各种金属间化合物和氧化物晶体材料技术特点：功率小、操作简单、测试速度快、占地面积小（W:224mm,D:364mm,H:480mm）、质量轻（约24kg）相关产品1、新一代X射线单晶定向系统-s-Laue

8月23日，天瑞仪器&ldquo 便携式X射线荧光测试仪&rdquo 成功中标&ldquo 云南省环境保护厅污染防控区环境监测能力建设仪器设备采购&rdquo 项目。 此项目共采购我公司15台&ldquo 便携式X射线荧光测试仪&rdquo ，用于云南15个州市级监测站进行土壤监测任务。云南地势复杂，高山峡谷、断陷盆地相间，其土壤监测工作，对仪器的便携性、准确度、稳定性等有极高的要求。 便携式X射线荧光测试仪是为野外重金属检测量身定做，具有便携、准确、快速、智能等特点。其可准确分析土壤中的铅、汞、镉、铬、砷等重金属元素，性能堪比台式仪器。仪器体积小、重量轻、操作简便，普通人手持即可测。 &ldquo 智能化程度高&rdquo 是便携式X射线荧光测试仪用于野外现场原位分析的另一大优势：针对超大范围土壤污染，可进行自动现场追踪、有效定位，进而实现快速筛选排查。 天瑞自主研发的手持式重金属分析仪系列，目前，已被国家环境保护部环境监测总站、环境规划院及部分省级环境监测站等权威用户使用。2011年7月9日，央视《新闻调查》节目中，中科院地理科学与资源研究所即使用天瑞手持式重金属检测仪，对河南灵宝县血铅污染状况进行调查（新闻链接：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100572/news_64785.htm）。 目前，天瑞仪器已在全国各大省市建成5S营销中心，将为各类行业客户提供更为优质、及时、全面的售前、售后服务，并大幅提升了中国内地市场的销售能力。 天瑞仪器 江苏天瑞仪器股份有限公司是具有自主知识产权的高科技企业。旗下拥有北京邦鑫伟业公司和深圳天瑞仪器公司两家全资子公司。总部位于风景秀丽的江苏省昆山市阳澄湖畔。公司专业从事光谱、色谱、质谱、医疗仪器等分析测试仪器及其软件的研发、生产和销售。 了解天瑞仪器：www.skyray-instrument.com

美国easyXAFS公司新推出无需同步辐射光源的台式X射线吸收精细结构谱仪——可以放置在实验室内使用的XAFS！ 1. 什么是XAFS？X射线吸收精细结构（X-ray absorption fine structure，XAFS）原理： X射线通过光电效应被物质吸收，产生光电子（出射波）；经过周围原子散射，产生散射波；相位不同的两列波在吸收原子处产生干涉，影响吸收原子处的光电子波函数，即吸收系数μ。随能量E变化的μ（E）曲线即XAFS。 由上可知，XAFS信号由吸收原子周围的近程结构决定，可提供小范围内原子簇结构信息，包括配体种类、配位数、配位距离等结构信息和元素价态分析等电子结构信息。 2. 哪里可以做XAFS测试？目前XAFS测试需要依赖同步辐射光源，国内仅有三家：北京高能物理所，上海光源、中国科学院大学；XAFS测试服务也只是同步辐射实验室内的一小部分应用，实在难以满足广大科研用户的使用需求。不过不用担心，台式XAFS谱仪将为您提供服务！ 3. 台式XAFS/XES谱仪由美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES），无需同步辐射光源即可提供XAFS和XES测试；台式体积，可放置于实验室内随时使用，大节省了科研等待时间！同时具有操作简单、方便；配有7位自动样品轮；可集成辅助设备，控制样品条件；后期维护成本低等优势。 XAFS300XES100 4. 应用案例4.1 不同配体化合物的鉴别应用台式XAFS谱仪可以快速实现不同配体化合物的鉴别，直观明了！尤其对广泛应用而言，操作使用无压力。如下图中CoP和CoP标准品。 Mundy, Cossairt, et al., Chemistry of Materials 2018 4.2 同步辐射&台式XAFS/XES经过不同温度处理的橡木的生物炭样品，其同步辐射实验结果和台式XAFS/XES实验结果相一致，即随着温度升高，氧化态S的样品含量在减少。XES：CS500 (800 ppm S) 50min；Oak600 sample (150 ppm S) 6hSynchrotron XANES：CS500（800 ppm）24min；Oak 600sample（150ppm S）114minHolden, Seidler, et al., J. Phys. Chem. A, 2018 4.3 固体核磁&台式XAFS/XES通过对比P的MAS NMR和XES的结果，证明了用P的Kα 的XES谱图可以定量检测LnP量子点的氧化程度和磷酸盐的种类。而且仅从几毫克的样品量即可获得高分辨结果，时间短，将会是更好的测量工具。XES：＜5mg样品量，30min内SSNMR：10—20mg样品量，长达数天 在SSNMR谱图中，0ppm位置的峰对应的是表面磷酸盐，而该组分显示在约2014.41 eV的Kα1能量位置。 不同价态的含P化合物的谱图出峰差异，可以判断化合物种类。 -3 -1 +5Stein, Holden, et al., Chem. Mater., 2018. 5. 仪器用户台式XAFS/XES一经推出，便受到广泛的关注，其的性能，得到越来越多的用户认可。目前已安装的用户单位有：催化剂研究方向格罗宁根大学 马克思普朗克研究所 苏黎世理工大学 电池研究方向 克劳斯塔尔工业大学乌尔姆赫尔姆霍兹研究所放射性核素研究方向 谢菲尔德大学

毛细管聚焦的微束X射线衍射仪及其应用研究邵金发，程琳*（北京师范大学核科学与技术学院，射线束技术教育部重点实验室 100875）摘要随着自然科学的不断进步，诸多领域都朝着微观层面发展，人们对物质的分析随之深入到微区范畴。微束X射线衍射分析技术是一种无损分析微小样品或样品微区物相结构的有利工具，凭借着无损、微区、空间分辨率高等特点被应用于诸多领域中。本实验室将毛细管X射线聚焦技术与X射线衍射分析技术相结合，自行设计研发了一种新型毛细管聚焦的微束X射线衍射仪。它利用毛细管X光透镜的特点，将X射线源发出的X射线束会聚到微米量级，从而实现对小样品或者样品微区的物相分析，为解决金属文物、陶瓷文物等的无损微区物相分析提供了解决方案。1. 引言微束X射线衍射(micro-X-ray diffraction，µ-XRD)是一种可靠的、无损的物相结构分析技术，已被广泛应用于生物化学、材料科学、地球科学、应力分析等领域[1-6]。目前获得微束入射X射线的方法主要有准直器限束和X射线光学器件聚焦两种。通过准直器限束获得微束入射X射线是最早在微束X射线衍射仪中使用的方法，具体为采用准直狭缝或小孔作为光阑放置在入射光路上，用以减小入射X射线的发散度。但是与此同时，入射光束的强度会因为物理阻挡而降低，导致获得的衍射信息变弱，难以达到理想的分析效果[3,4]。而多毛细管X光透镜利用X射线全反射原理，可将在空心毛细管内表面上的多次全反射的X射线会聚于一焦点。因此可以以较大的角度收集从X射线源产生的X射线，且会聚后X射线的束斑大小可低至几十微米。同时，毛细管X光透镜对Cu-Kα的能量有高达2-3个数量级的放大倍数[7]，且具有低的发散度，非常适合微小样品和样品微区物相结构无损分析的研究。目前德国Bruker公司生产的D8系列X射线衍射仪通过添加一个由微焦点X射线源和多毛细管X光透镜集成的附加模块实现μ-XRD分析的功能[8]；意大利LANDIS实验室开发了一个集成多毛细管半透镜的μ-XRD衍射[9,10]仪。但由于仪器均缺乏二维、三维自动控制平台，难以实现样品微小测量点的准确定位，更无法实现样品微区的二维μ-XRD分析。面向微小样品和样品微区µ-XRD分析的需求，本实验室自行设计和开发一种新型的微束X射线衍射仪以及相应的计算机控制程序，并且开展了相关分析方法学的研究。2. 仪器组成本实验室设计的毛细管聚焦的微束X射线衍射仪外观如图1所示，其主要由微焦斑X射线管（Cu靶，焦斑大小50 μm×50 μm）、毛细管X光透镜（Cu-Kα能量处束斑大小为100 µm）、接收狭缝、SDD X射线探测器（5.9keV时能量分辨率为145eV，铍窗有效面积25 mm2）、具有20倍放大功能的1400万像素固定焦距CCD摄像头、测角仪，XYZφ四维样品台，以及在LabVIEW语言环境下开发的仪器控制程序等部分组成。图1 微束X射线衍射仪的外观图控制程序的主界面具有微区X射线衍射分析和微区能量色散X射线荧光（micro energy dispersive X-ray fluorescence，μ-EDXRF）分析两种模式，如图2所示。谱图显示区域在探测过程中实时显示X射线探测器探测到的谱图。此外，该仪器使用的高精度自动化三维运动平台可以满足微区的二维μ-XRD分析的需求，以便实现对感兴趣区域内物相分布的分析等相关问题。图2 微束X射线衍射仪控制程序的主界面与Si (4 0 0)的X射线衍射图3. 实验分析3.1 氮化钛薄膜的分析薄膜具有强大的性能，但同时也会因为各种内部或者外部因素而发生失效。因此，薄膜微观区域特征的变化对宏观尺度特征的研究具有重要的作用。本文选择TiN薄膜作为研究对象，以期了解薄膜中TiN晶相生长的择优取向并对其进行快速评估。该TiN薄膜的是利用金属真空蒸汽电弧离子源（MEVVA）先进行离子注入，再经磁过滤真空阴极电弧沉积系统（FCVA）气相沉积而成。被测样品如图3所示，A部分和B部分是TiN薄膜，C部分为304不锈钢衬底，其中A部分更靠近整个样品的边缘，感兴趣的区域标识在中间的矩形条框中（0.5 mm×5.0 mm）。由于图中各部分形状不规则，易被常规X射线仪器的射线束无差别的覆盖，因此在这里进行微区分析十分必要。图3 TiN薄膜与304不锈钢衬底以及被测位置图片在μ-EDXRF分析模式下，X射线管电压为30 kV，管电流为0.5 mA，X射线束与样品表面的夹角θ1和X射线探测器铍窗的中心线与样品表面的夹角θ2均为45°，探测器探测活时间为60 s，测量得到的μ-EDXRF光谱见图4。同时，选择如图3中所示的感兴趣区域，使用微束X射线衍射仪进行µ-EDXRF二维扫描分析。扫描步距为50 μm，每个点的测量条件与μ-EDXRF分析保持一致，每步的探测活时间为500 ms。经过数据处理，得到扫描区域内各元素的分布如图5所示。在µ-XRD分析模式下，X射线管的设置与µ-EDXRF分析模式下相同，测角仪2θ范围为10°~120°，步距角为0.1°，每步的探测活时间为1 s，测量得到的X射线衍射图谱如图6所示。图4 TiN薄膜测量点的μ-EDXRF光谱图5 TiN薄膜扫描区域中Fe和Ti元素的分布图6 TiN薄膜测量点的μ-XRD图从图4可以看出，TiN薄膜测量点a和b的主要荧光峰来自Ti元素，同时，测得的304不锈钢衬底的主要合金元素为Fe、Ni和Cr。通过荧光峰的强度可知，a点Fe与Cr的相对含量较b点高，而b点Ti的相对含量较a点高，即b点处沉积了更多的Ti。从图5中可以看出，从中部到边缘位置Ti的含量发生了明显的改变，这主要受沉积束流在304不锈钢衬底上的覆盖面积所影响，而这种含量的改变与薄膜物相的变化有一定的联系。图6的测量结果表明，在该TiN薄膜中TiN所呈现的取向分别为（1 1 1）、（2 0 0）、（2 2 0）和（3 1 1）。在a点中最强的衍射峰来自于TiN的（2 2 0）晶面；在b点中TiN的（1 1 1）晶面呈现为最强，而（2 2 0）晶面消失了。结合图5中的元素分布可知，Ti的含量在物相变化的过程中起到了重要作用，随着沉积Ti的增加，膜内积聚的内压力促进了相变。因此，使用本微束X射线衍射仪可以实现对TiN薄膜，尤其是镀在微小零件上的薄膜的定点性能监测。同时，借助本微束X射线衍射仪，可从元素组成、元素分布、物相组成几方面对薄膜的微区进行表征。可以帮助认识了薄膜微区的性质，并为宏观的薄膜失效或者薄膜强化提供了研究数据。3.2 清代红绿彩瓷的分析为了评估本仪器对样品微区进行物相二维μ-XRD分析的能力，选取一片清代红绿彩瓷的残片作为研究对象。调节样品台使样品表面感兴趣区域清晰呈现在CCD图像中，并通过鼠标在控制界面的CCD视野中选择具体的目标扫描区域（图7）。选择图7中A（白釉），B（红彩）和C（绿彩）进行μ-XRD分析。µ-XRD分析的测量条件与上文保持一致，所得μ-XRD图如图8所示。从图8中可以看出，A点白釉XRD谱图在15 °~35 °之间出现一个驼峰，这是白釉在高温烧制过程中形成的非晶相所致；同时，经过对比ICCD PDF卡，A点白釉中主要存在的晶相为钾长石KAlSi3O8 (PDF 25-0618)、石英SiO2 (PDF 46-1045)和莫来石3Al2O32SiO2 (PDF 15-0776)等；B点红彩中主要存在的晶相为Fe2O3 (PDF 47-1409)和石英SiO2（PDF 46-1045)等；C点绿彩中主要存在的晶相为Pb8Cu(Si2O7)3 (PDF 31-0464)等。图7 清代红绿彩瓷残片与感兴趣区域图片图8 红绿彩中白釉、红彩和绿彩的μ-XRD图此外，选择如图7中2 mm×2 mm的感兴趣区域，使用微束X射线衍射仪进行µ-XRD二维扫描分析。该区域被划分为21×21个被测试点，扫描步距为100 µm，每个点的测量条件为：X射线管电压为30 kV，电流为0.5 mA，2θ探测范围为24.5°到30.5°，步距角为0.3°，每步探测活时间为0.8 s。由此得到的扫描总谱经数据处理得到的晶相分布图如图9所示。图9 扫描区域中Pb8Cu(Si2O7)3、3Al2O32SiO2、KAlSi3O8和Fe2O3的晶相分布4. 结论本实验室将毛细管X光透镜技术与X射线衍射分析技术相结合，设计和研发成一种新型微束Ｘ射线衍射仪。该微束Ｘ射线衍射仪具备无损分析微小样品和样品微区的物相结构的能力，且能实现样品微区中感兴趣区域的μ-XRD二维扫描。同时，该仪器还可实现样品的μ-EDXRF分析和μ-EDXRF二维元素分析，可为物相结构的研究提供了元素种类的参考信息，扩展了微束Ｘ射线衍射仪的功能。因此，其在材料科学、地球科学和文物保护等领域有着广泛的应用前景。 参考文献[1] Lin C , Li M , Youshi K , et al. 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Enamel paint techniques in archaeology and their identification using XRF and micro-XRF[J]. Radiation Physics & Chemistry, 2016: S0969806X16300573.[6] Scrivano S, Ruberto C, B Gómez-Tubío, et al. In-situ non-destructive analysis of Etruscan gold jewels with the micro-XRF transportable spectrometer from CNA[J]. Journal of Archaeological Science: Reports, 2017, 16: 185-193.[7] Bonfigli, Francesca, Hampai, et al. Characterization of X-ray polycapillary optics by LiF crystal radiation detectors through confocal fluorescence microscopy[J]. Optical Materials, 2016, 58: 398-405. .[8] Berthold, C. , Bjeoumikhov, A. , & Lutz Brügemann. (2009). Fast XRD2 micro diffraction with focusing X-ray microlenses. Particle & Particle Systems Characterization, 26(3), 107-111.[9] Rotondo, G. G. , Romano, F. P. , Pappalardo, G. , Pappalardo, L. , & Rizzo, F. . (2010). Non-destructive characterization of fifty various species of pigments of archaeological and artistic interest by using the portable X-ray diffraction system of the Landis laboratory of catania. Microchemical Journal, 96(2), 252-258.[10] Padeletti, G. , Fermo, P. , Bouquillon, A. , Aucouturier, M. , & Barbe, F. . (2010). A new light on a first example of lustred majolica in Italy. Applied Physics A, 100(3), 747-761.*通讯作者程琳，工学博士，美国加州大学尔湾分校访问学者。现任职于北京师范大学核科学与技术学院，教授，博导。长期从事毛细管聚焦的微束X射线分析技术的研究及相关设备的研发；目前已经成功研发出国内首台毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪和毛细管聚焦的X射线衍射仪等设备并开展相关的分析技术及应用研究；作为项目负责人已经承担多项国家自然科学基金、北京市自然科学基金和北京市科技计划项目等,国家自然科学基金评审专家、北京市高新技术企业评审专家和X-ray spectrometry等国际刊物审稿人。e-mail: chenglin@bnu.edu.cn

近些年来，黑磷材料因其在电子器件、能源存储及催化转化方面的优异性能，而被广泛应用和研究。作为锂离子电池负材料，黑磷拥有高达2592 mahg−1的理论容量。然而在实际应用中，黑磷材料在电化学反应后体积变化程度达到300%，会带来电池安全等诸多问题。 研究人员发现利用高能球磨法，将纳米化的黑磷材料与碳材料结合，可以有效的减小充放电过程中负材料的膨胀问题。为了更好设计黑磷负结构，对于充分了解充放电过程中黑磷与li+的相互作用机制非常重要。之前的研究表明：放电过程中，黑磷会与li形成lip，li2p，终形成li3p。而充电过程中会由li3p慢慢变成黑磷[1]。然而理论计算表明，在充放电过程中还会形成其他li化合物，比如lip7，li3p7和li4p3等，以上的实验和理论研究存在着明显的差异性[2]。为了更加深入的解析充放电过程，有必要利用更加深入和高的表征手段来研究黑磷局域结构的变化和演变。基于此，加拿大西安大略大学的xueliang sun教授及其合作者结合了原位/非原位xrd，非原位xas和xes等技术，揭示了其中的结构演变：li3p7，lip，li3p[3]。值得一提的是，研究人员结合美国easyxafs公司的台式x射线发射谱仪（xes）的相关结构设计，并和该公司技术人员合作实现了惰性气体保护下的xes表征，相关成果发表在国际著名期刊advanced materials, 2021, 33(35): 2101259.图1. bp/g/cnts样品的放电(a)和充电(b) p kα ex-situ xes谱图 先，该课题组通过球磨法制备得到了黑磷、石墨烯和单笔碳纳米管的复合材料（bp/g/cnts）。为了验证在充放电过程中，黑磷的结构变化，研究人员结合了原位/非原位xrd、非原位xas和xes等技术手段。其中ex-situ xes如图1所示，其中入射x射线的能量为2148.7 ev，高于还原态p的激发阈值，而低于高氧化态p的激发阈值，如p(iii)，p(iv)和pf6-，这样可以减少高氧化态p和电解液的相关荧光贡献。在这个能量区域内，xes谱的分辨率为1ev。p的kα发射谱有两个峰，kα1和kα2，它们的强度比为2:1，分别来源于2p3/2的2p1/2到1s的退激发。图中可以看出，在放电过程中，xes的两个峰向低能方向移动；而充电过程中，两个峰向高能方向移动。以上xes的变化与xas的变化趋势一样，表明了p的电子得失结果。初始的p和c-2.5v后的p的kα1和kα2 在2010.56/2009.80 ev 和 2010.49/2009.75 ev 处很相似，分别显示出bp纳米颗粒在初始循环期间锂化/脱锂过程的高度可逆性。xes 结果与来自非原位 xrd 和 xas高度一致，表明在 li+嵌入后 li3p 的形成及电荷的重新分布。该研究中的xes谱的采集主要使用的是美国easyxafs公司的相关产品。图2. easyxafs公司的台式xafs/xes谱仪实验室台式xafs谱仪优势：1. 台式设计，可以在实验室内随时满足日常样品分析；2. labview软件脚本控制，附带7位自动样品轮, 可以同时进行多个样品或样品参数条件下的测试；3. 可集成辅助设备，搭配原位池，可实现高压、气体氛围、电化学等条件下的测试（已辅助客户成功验证），实现原位表征测试。4. 台式xafs/xes谱仪具有xafs和xes两种工作模式，可快速切换，满足不同科研试验需求 5. 台式xafs/xes谱仪测得的谱图效果可以媲美同步辐射数据，如图3所示，其测得的ni元素的exafs，ce和u元素的l3-edge的xanes谱图数据与同步辐射光源谱图效果完全一致；图3. （a, b）台式xafs/xes谱仪与同步辐射光源测得的ni exafs及傅里叶变换后r空间对比谱图, （c、d）ce和u l3-edge xanes谱图数据对比图6. 多种型号和配置可选，满足不同科研要求；7. 操作便捷，维护成本低，安全可靠. 参考文献：[1] marino c, debenedetti a, fraisse b, et al. activated-phosphorus as new electrode material for li-ion batteries[j]. electrochemistry communications, 2011, 13(4): 346-349.[2] sun l q, li m j, sun k, et al. electrochemical activity of black phosphorus as an anode material for lithium-ion batteries[j]. the journal of physical chemistry c, 2012, 116(28): 14772-14779.[3] li m, li w, hu y, et al. new insights into the high‐performance black phosphorus anode for lithium‐ion batteries[j]. advanced materials, 2021, 33(35): 2101259.

硫（S），因在能源存储、生物化学、催化和环境科学等领域有着重要的应用而被广泛研究。因此了解硫的化学相互作用及电子结构对提升其在众多领域的应用有着重要作用[1-3]。目前，用于分析硫和硫化物的众多技术都是直接探测硫元素的信息，而对其周围的配位原子、配体等重要的环境信息有所忽略。例如磁共振 (NMR) 表征技术，可以表征硫元素，但它活性核的自然丰度太低，而且信号很宽，无法实现周围环境的表征。基于X射线的光谱技术，如同步辐射X射线吸收谱近边结构谱（XANES）及X射线光电子能谱（XPS），可以实现对硫和硫化物自身及周围环境的表征。但这两种表征技术也有不可忽视的问题：XANES需要在机时十分紧缺的同步辐射线站测试，而XPS只对样品表面信息敏感且需要真空环境。在过去的几年中，X射线发射谱 (X-Ray Emission Spectroscopy)方法及相关仪器的成功研制，大的推动了硫/硫化物的原子、电子结构及配位环境的相关研究。美国华盛顿大学Seidler教授利用台式XES仪器（美国easyXAFS公司）对S的Kα XES和Kβ VtC-XES (Valence to core) 进行研究，成功的构建并分析了硫化物氧化态和配位环境对应的谱学特征，并通过理论实验相结合的方法构建了硫化物电子结构配位结构的数据库，为以后的研究未知/已知硫化物的XES谱结构和预测提供了强有力的支持[4]。相关研究成果发表于The Journal of Physical Chemistry A, 2020, 124(26): 5415-5434.如图1a所示，电子从2p轨道退激发跃迁到1s空穴时所释放的荧光谱线为Kα峰，由于自旋轨道耦合效应使得Kα峰分裂为Kα1和Kα2，分别对应2p3/2和2p1/2到1s的跃迁。而电子从3p轨道退激发跃迁到1s空穴时所释放的荧光谱线主峰为Kβ1,3，其低能位置处的Kβ’谱线来源于 3p 和 3d 轨道的交换相互作用。Kβ卫星峰又称为VtC-XES（Valence to Core XES），其主峰为Kβ2,5峰，来源于 3d 过渡金属的 3d 或 4p 轨道与配位原子 2p 轨道相互作用而产生的杂化轨道向3d 过渡金属1s轨道的跃迁。而Kβ’’来源于配位原子2s电子向3d 过渡金属1s轨道的跃迁。图1. (a) S的Kα和Kβ XES谱跃迁示意图；(b) Na2SO4，Dibenzothiophene(C12H8S)，dimethyl sulfone(C2H6O2S)和ZnS样品中 S的Kα XES谱基于以上XES谱图的基本原理，可以获取目标元素全轨道的电子结构以及原子结构信息。如图1b所示为四种不同硫化物的Kα1和Kα2谱图。虽然这四种硫化物的氧化态和化学配位环境完全不同，但是该四种化合物中S Kα1和Kα2谱图的形状基本相同。同时，随着化合物中S元素价态的提升，图谱向高能方向移动。这些发现与之前的研究结论相吻合：元素局域化学环境对其Kα谱线形状影响不大。在大部分的研究分析中，会以强度较大的Kα1峰为主要分析对象。可以通过分析目标样品中S的Kα1峰相对于单质S Kα1峰的峰位，对目标样品S价态进行分析，同时还可以对混合样品中不同价态的S进行分析。随后，研究人员通过将大量实验测得的VtC-XES谱与基于LR-TDDFT（线性响应时间相关密度泛函理论）理论计算方法得到的VtC-XES谱进行对比，用以建立对应的数据库，后借助机器学习算法辅助后续的实验结果分析。如图2所示，进行了三种类型有机硫化物的S VtC-XES谱分析。A类型的化合物在2465.5 eV附近有个主峰，同时在主峰左右低高能方向各有个小肩峰。通过计算的跃迁数据（图中黑线），可以发现较高能的肩峰主要由一或两个主要的跃迁贡献。而主峰和较低能的肩峰由一系列的跃迁所贡献。对于B类型来说，主峰位置在能量高位置，约2465.5 eV附近（与A类型化合物主峰位置接近）。在2463 eV附近会有一个小峰，在某些化合物会出现或者作为一个较弱的肩峰出现。C类型的化合物出现了两个主峰，一个在2467 eV附近，另一个在2463 eV附近（是2467 eV峰强的1/3）。图2. 各种二价有机硫化物中S Kβ VtC-XES实验谱（红色为台式XES装置测得，蓝色为Yasuda and Kakiyama等测得[5]）与LR-TDDFT计算谱（黑色及橙色）对比图如图3所示，对于含有硫和氧直接配位的有机化合物来说（除二苯亚砜），其S VtC-XES谱中有一个位于2467 eV附近的主峰（Kβ1,3峰），以及在其低能方向14 eV的另一个峰（Kβ’峰），后者是众所周知的S-O键的峰。图3. 各种有机硫氧化物中S Kβ VtC-XES实验谱（红色为台式XES装置测得，蓝色为Yasuda and Kakiyama等测得[5]）与LR-TDDFT（线性响应时间相关密度泛函理论）计算谱（黑色及橙色）对比图后，研究人员利用分子轨道理论结合加权分析手段对谱图的特征进行分析，得出结论：A和B类型化合物高能位置的峰主要由C，S及部分的O和N的p轨道贡献（HOMO能主要组成），而s轨道贡献较少。随着能量向低能方向过渡，p轨道贡献不断下降，而s轨道不断提升。对于C类型硫化物，其高能位置的峰更强，主要是由于S的p轨道贡献较多。对于含S-O键的硫化物来说，其低能位置的Kβ’峰（2453 eV）主要由O和S的s和p轨道贡献，所以该峰是S-O键的特征峰。因此，随着S周围O配位的增加，Kβ’峰强也会随之增加。而这与分析VtC-XES谱中Kβ’’峰的方法一致。论文还对几种无机硫化物的XES谱结构进行了分析，这里就不重复分析了（J. Phys. Chem. A 2020, 124, 5415-5434）。综上所述，研究人员使用 LR-TDDFT 计算和XES实验谱学结合，解析了有机/无机硫化合物的配位结构特点，成功的再现了Kα和Kβ XES谱学特征。基于实验室别的台式XES仪器使得获取XES谱图变得更加便捷且可信。通过实验和理论计算的数据及机器学习方法，为未来预测未知/已知结构的XES谱图提供了重要基础。图4. 各类型有机硫化物中S Kβ VtC-XES实验谱（红色为台式XES装置测得，蓝色为Yasuda and Kakiyama等测得[5]）与LR-TDDFT计算谱（黑色及橙色）对比图，图中的柱状图为各种原子的轨道对于图谱的贡献值得一提的是，以上硫化物的XES实验谱图皆是研究人员利用美国easyXAFS公司台式XES谱仪测试得到的。目前，XES谱学技术在国际上使用研究较多，且不乏很多高质量的研究，而国内相关领域还处于早期阶段。目前国内仅有同步辐射光源线站可以进行XES测试，且不对用户开放（光源人员正在搭建发射谱线站和探索相关技术）。在不依赖稀缺性强的同步辐射光源的情况下，美国easyXAFS公司开发的台式X射线发射谱仪（easyXAFS100,150，300+）可以对材料（原位/非原位环境）的化学结构及电子结构（自旋态，配位原子区分，化合价等）进行精细表征，得到的谱图数据可以和同步辐射水平的X射线发射频图相媲美，且无论在峰位、峰形或其他等方面都具有很好的一致性。easyXAFS公司新系列easyXAFS300+型号仪器，同时集成了XAFS和XES两种功能，这将助力更多研究人员在常规的实验室环境中，即可实现X射线吸收谱和发射谱的测试及相关分析，实现更高质量、高前沿的科学研究。图5.（a）XES谱仪设计示意图；（c）easyXAFS公司台式XES谱仪及创始人Devon Mortensen 参考文献[1] Manthiram A, Chung S H, Zu C. Lithium–sulfur batteries: progress and prospects[J]. Advanced materials, 2015, 27(12): 1980-2006.[2] Rodriguez J A, Hrbek J. Interaction of sulfur with well-defined metal and oxide surfaces: unraveling the mysteries behind catalyst poisoning and desulfurization[J]. Accounts of Chemical Research, 1999, 32(9): 719-728.[3] Wilhelm Scherer H. Sulfur in soils[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2009, 172(3): 326-335.[4] Holden W M, Jahrman E P, Govind N, et al. Probing sulfur chemical and electronic structure with experimental observation and quantitative theoretical prediction of Kα and valence-to-core Kβ X-ray emission spectroscopy[J]. The Journal of Physical Chemistry A, 2020, 124(26): 5415-5434.[5] Yasuda S, Kakiyama H. Chemical effects in X-ray Kα and Kβ emission spectra of sulfur in organic compounds[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, 1979, 35(5): 485-493.

高分辨率X射线三维检测系统是一种能够检测任何物体并在检测中保持物体不被损坏的一种检测方式。现已成为工业、材料、环境、生命科学等领域中常见的检测方法之一适用于对样品进行无损检测、故障分析、过程控制等。 ProCon X-Ray GmbH作为先进的X射线计算机断层扫描系统的制造商，在微纳米级CT用于3D故障分析和3D计量等，已拥有10多年的检测经验。ProCon X-Ray推出的3D和4D CT（带运动的3D）分析系统能提供高品质的图像，帮助您在质量控制需求中提供高分辨性和差异化的功能。 CT-COMPACT NANO是一款紧凑的台式高分辨率X射线三维检测系统，满足各种高应用需求。 除塑料和陶瓷外，ProCon X-Ray GmbH的CT-COMPACT可计算测试吸收材料，如金属和更大的测试件，具有优异的可视化质量。 节省空间的CT-COMPACT NANO可根据客户要求配备高达160 kV的微焦X射线管。为了优化对比度，可以改变检测器距离。对于高放大倍率，可以使用不同的平板探测器。水平定向的X射线束使CT扫描不受重力影响。 CT-COMPACT NANO非常适用于非破坏性测试、材料分析和尺寸测量，尤其适用于内部结构、底切和自由曲面的检测。 适用于广泛的行业：石油和天然气、汽车、电源、牙齿、航天、大学研究等。 特征操作简便非接触式计量兴趣量 - 扫描质量控制独立于材料缺陷识别（空洞，裂缝......）不同的重建算法过滤反投影，代数，统计多个扫描轨迹Circular，Helix，Planar等等许多扫描轨迹的视野扩展体积缩放（Hounsfield）环形伪像抑制和降噪算法光束硬化校正和金属伪影减少用于漂移补偿的抖动校正相位和暗场对比度选项用于编写脚本的Matlab / Python / Labview界面批处理和扫描计划时间分辨CT扫描（4D CT）原位选项实时CT重建使用Flat- panel探测器快速扫描10秒“Industriepreis 2018” - 获奖者创新点：节省空间的CT-COMPACT可根据客户要求配备高达160 kV的微焦X射线管。 为了优化对比度，可以改变检测器间距。 对于最高放大倍率，可以使用不同的平板探测器。 水平定向的X射线束使CT扫描不受重力影响。 CT-COMPACT非常适用于非破坏性测试，材料分析和尺寸测量，尤其适用于内部结构，底切和自由曲面。 CT系统能够检查任何物体而不会破坏它。 3D和现在的4D CT（带运动的3D）是最新的分析系统。

手持式能量色散X射线荧光光谱仪及其应用研究(李福生，电子科技大学教授、博士生导师）摘要光谱分析及信息科学被广泛应用于工业检测、污染防治等领域。X射线荧光光谱（X-Ray Fluorescence spectrometry, XRF）由于具有快速、无损、精确等优点，在环境污染监测、中草药鉴别、金属回收等方面具有十足的研究潜力和广阔的应用前景。人工智能及高端装备研究团队立足于自主研发的手持式X射线荧光光谱元素分析仪（TS-XH4000），利用X射线荧光光谱分析技术结合先进的人工智能算法开展土壤污染监测、土壤质量综合评价、铁粉元素测量等研究工作。团队研发的新一代手持式X射线荧光光谱仪采用具有可实现盲测，检出限低，可测微量元素等优势。1.引言能量色散X射线荧光光谱分析技术由于其快速、无损和精确的检测优点，目前已经被广泛应用于煤质分析、安检过程、资源勘采、货物通关、环境检测和中草药检测等领域[1][2][3]。能量色散X射线荧光光谱采用脉冲高度分析器将不同能量的脉冲分开并测量。能量色散X射线荧光光谱仪可分为具有高分辨率的光谱仪，分辨率较低的便携式光谱仪，和介于两者之间的台式光谱仪[4]。目前国内外同类手持式X射线荧光光谱分析仪主要包括美国品牌Niton生产的分析仪[5]，日本生产的Olymbus光谱仪[6]和日立光谱仪[7]等。这些光谱仪普遍存在精准度一般、采购成本较高、难以单独定制等问题。而本团队设计的X射线荧光光谱仪历经几代研发，采用智能AI算法，可实现盲测，检出限低，可测微量元素；采用全球首创9mm*5mm腰形窗口，保护探头、便于测细小物品及不规则物品；安全性高，所有仪器均配有已申请专利的探头保护盖，自检安全保护；且工作状态有灯带提示，配有物料感应功能，利于物体识别，很好保护操作者的安全。本团队光谱仪的所有核心技术都归自己所有，不受国外任何技术限制。本团队所设计和研发的型号为TS-XH4000-SOIL的手持式能量色散XRF光谱仪（基于 AMPTEK INC.的 SDD 探测器）利用智能能量色散荧光分析法可以同时得到检测样品的X荧光光谱图及样品中所含元素种类和含量，测量元素范围为Na(11)-U(92)。此外，团队结合新型人工智能算法，例如BP神经网络[8]、支持向量回归[9]、贝叶斯优化算法等[10]，设计了计算机校正软件，实现了基于X射线荧光光谱的中草药真伪鉴别，基于X射线荧光光谱的土壤重金属元素含量和铁粉含量的精确定量分析。2. 仪器组成本团队自主研发的手持式X射线荧光光谱仪集成先进智能算法、人体学设计外观结构、各型接口等，可在合金回收、土壤污染检测、中草药鉴别等众多领域应用。该光谱仪主要由激发源（X射线光管）、探测器、滤光片、多道脉冲幅度分析器等部分组成，结构示意图如图1所示。X射线管配有电源（最大电压50kV，最大电流200mA）。在仪器测量之前，需要先根据死时间、光谱信号噪声、光谱分辨率等指标将仪器的相关参数调整至最佳，然后通过检测纯元素的X射线光谱，完成能量刻度的定标，实现从通道数到能量刻度数的转换。接着，将定量模型算法需要的变量、算法参数、补偿系数、预处理流程等设定到主控内存中，完成采集完信号后并解析信号，最终反演物质的元素含量等信息，并通过WIFI或蓝牙将仪器所测量的精度显示到PC端。图1 手持式X射线荧光光谱仪的结构示意图本团队还设计了谱图预处理及模拟谱图生成的软件，其软件界面如图2所示。其主要功能包括：能量刻度转换、初级光源预处理、初级光源生成、Sigma计算、 XRF光谱模拟等功能。该程序可以生成多元素样本的 XRF光谱图及光谱大数据，为人工智能对样品的定性和定量分析提供数据支持，旨在实现元素的无标样的定性定量分析。图2 X射线荧光光谱分析仪控制程序主界面3. 土壤元素实验分析土壤质量综合评价与土壤中各种元素的含量有着密切的联系。因此本实验研究了XRF技术结合SVR算法定量分析土壤中铜（Cu）元素含量的可行性。如图3所示，本实验使用的设备是由课题组研究生产制造的手持式ED-XRF光谱仪，型号为TS-XH4000-SOIL，该设备的X射线管在45KV和25uA下正常工作。实验中采用了55个国标样品作为土壤标准样品，样本中每个待测元素都具有足够宽的含量范围和适当的含量梯度。图3 土壤样本与XRF光谱仪在验证中，将实验样品分为训练集和测试集两个集合，分别用于外部验证和内部验证。然后，基于灵敏度分析得出Cu元素主要受到Fe、Co、Ni、Cu等组分信息的影响，选择最优输入特征为该4种元素。使用最优输入特征和全部特征作为输入，基于贝叶斯优化算法找到最优模型参数，分别建立了预测土壤样品Cu元素含量的SVR定量预测模型。同时以全部特征作为输入建立了单参数PLS模型，通过5倍交叉验证(CV)选择单参数PLS模型的最优主成分个数为9。基于校准集数据分别建立了三种模型，利用这些模型对13个测试集和42个训练集数据中的Cu元素含量进行预测，结果如图4所示。图4 Cu元素的预测结果 (a):经过特征降维的SVR模型 (b):全部特征作为输入的SVR模型 (c):PLS模型可以看到，对训练集数据进行直接预测时，采用全部特征作为输入的SVR模型取得了最好的效果，其预测结果和原数据几乎一致(R2C= 0.9988, RMSEC = 6.9356)，然而，对于测试集数据采用全部特征作为输入的SVR模型获得了非常差的结果(R2P= 0.9146, RMSEP = 73.8296)。基于4个高灵敏度特征的SVR在预测测试集时获得了非常好的效果(R2P= 0.9918, RMSEP = 22.8803)，预测数据的一致性较好。在XRF技术结合SVR定量分析中，变量选择对于测试集的预测精度有关键作用。4. 中草药元素实验分析本实验采用30份金银花样品主要选择产地为山西、河南、湖南与广西省，其中每个产地各选择5份，共20份，并将样本命名为JYH-01~JYH-30。7份外观相似的山银花样品，产地为湖南省，样本命名为SYH01~SYH-07。3份粉末相似的商陆、多穗金粟兰、宽叶金粟兰样本，命名为DB-01~DB-03。三类真伪中药材的XRF数据集各有其特有的性质，本文使用t-SNE算法可以提取出三组XRF数据集的前350 维特征，将这些特征降维映射至二维图片中进行可视化分析，如图5所示。可以明显的看出这三组真伪中药材的 XRF数据集在图片二维空间中位于三簇不同的位置。从而三组样本在含有以上5种元素重要相关信息的350维数据在映射至二维中有了明显的区分，比原始XRF光谱图更容易理解与分析。图5 基于金银花、外观相似伪样本、粉末相似伪样本三组XRF样本集的t-SNE特征降维可视化图为更直观地了解这土壤和中草药XRF数据集的固有特性，利用t-SNE算法将350维的XRF特征映射到二维空间并在同一幅图中进行可视化分析。如图6所示，两个数据集在二维空间聚集成了两个分布位置不同的簇。首先，两组样本在含有重要相关信息的350维数据在二维图中有了明显的区分，比原始XRF反射光谱图更易于分辨。图6 两组XRF样本集的t-SNE特征降维可视化图5. 铁粉元素测量及实验分析针对手持式X射线荧光分析技术在铁粉行业的应用，本团队开展X射线荧光背景散射内标法用于铁粉元素测量的应用研究。首先，通过低电压高电流、高电压低电流、不同采集板的增益，选择合适的设备参数获取较优的特征X射线信号。接着，分别采用SiPIN、SDD类型探测器的手持式X射线荧光分析仪建模，Si-Kα峰、Fe-Kβ峰加背景散射线内标对铁粉中的元素含量进行建模。最后，根据含量已知的铁粉样品对所建立模型的确定度系数R2和均方根误差RMSE进行评估，选出不同场景情况下合适的应用模型。表1 SiPIN探测器时铁粉中Fe元素预测结果表2 SiPIN探测器时铁粉中Si元素预测结果表3 SDD探测器时Fe元素预测结果表4 SDD探测器时Si元素预测结果如表1和表2所示，为采用SiPIN探测器的建模结果。Si-Kα峰加背景散射线内标的结果，R2为0.9070， RMSE为0.0007； Fe-Kβ峰加背景散射线内标法的结果，R2为0.88，RMSE为0.0037。如表3和表4所示，为采用SDD探测器的建模结果。Si-Kα峰加背景散射线内标的结果，R2为0.9869，RMSE为0.0002； Fe-Kβ峰加背景散射线内标的结果，SDD探测器Fe建模结果，R2为0.9099，RMSE为0.0033。采用SDD探测器定量结果验证结果更好，这与SDD探测器性能良好有关。6. 总结本团队基于自主设计和研发的手持式ED-XRF光谱仪，结合人工智能算法对土壤重金属元素含量、中草药成分和铁粉元素含量进行准确定性、定量分析。所设计的TS-XH4000-SOIL光谱仪具有高精度和高可靠性，提出的先进人工智能算法框架可以有效校正土壤和铁粉XRF光谱和待测元素含量的复杂映射关系。因此，本团队研发的光谱仪和相应的人工智能算法软件在环境监测和保护、冶金行业及其他分析化学领域都有着广泛重要的应用。参考文献[1] 甘婷婷, 赵南京, 殷高方, et al. 水体中铬,镉和铅的X射线荧光光谱同时快速分析方法研究简[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(6):7.[2] 王袆亚, 詹秀春, 袁继海,等. 偏振能量色散X射线荧光光谱测定地质样品中铷锶钇锆元素不确定度的评估[C]// 第八届全国X射线荧光光谱学术报告会.0.[3] 张辉, 刘召贵, 殷月霞,等. 能量色散X射线荧光光谱法测定中草药中的Cd元素[J]. 分析测试技术与仪器, 2019, 25(3):5.[4] 张颖, 汪虹敏, 张辉,等. 小型台式EDXRF现场快速测定深海沉积物中稀土元素[J]. 海洋科学进展, 2019, 37(1):11.[5] Ene A, Bosneaga A, Georgescu L. 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Quantitative analysis of heavy metals in soil by X-ray fluorescence with improved variable selection strategy and bayesian optimized support vector regression[J]. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2023, 238: 104842.作者简介李福生，电子科技大学教授，博士生导师。在核粒子能谱分析、蒙特卡洛模拟、人工智能与云计算技术、模式识别及智能系统、控制科学及多智能体、智能制造及智慧工厂等方面的研究与应用成果斐然，具有丰富的理论研究基础和工程应用经验。曾就职于美国GE-贝克休斯公司、荷兰皇家壳牌集团等国际 500强企业的科研院，并兼任美国北卡罗莱纳州立大学客座教授。近年来在国际权威杂志发表高水平论文30多篇，拥有2项国际发明专利和50多个国内专利，出版学术专著1册，参与多个国际重大研发项目。在仪器研制方面，成功研发了多代高精度手持式X射线光谱成分分析仪，且已经过上海市计量测算技术研究中心的专业鉴定，具有高灵敏度、高准确度、快速无损等特性，可广泛应用于石油、天然气煤层气勘探与开采，铀矿探测以及金属、食物、植物、土壤的检测等，对实现我国在地质考古、公共安全、环境保护、食品安全等领域的探测设备核心部件的升级及市场国产化产生了重大影响。e-mail：lifusheng@uestc.edu.cn

电化学分解水是一种将间歇性能源（如风能，太阳能）转化为氢能的有效途径，有利于推动碳中和。开发廉价高活性的氧析出（OER）电催化剂是该技术走向实际应用的关键之一。研究表明，过渡金属催化剂在OER过程中可重构形成具有更高活性的羟基氧化物，且杂原子的加入可促进这一表面重构反应。基于此，太原理工大学与新南威尔士大学合作提出一种原位重构策略，以FeB包覆的NiMoO作为预催化剂进行表面重构，获得了高活性的OER催化剂。作者利用美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收光谱仪XES150解析了催化剂的精细结构，并结合多种其他表征技术及理论计算，证明重构过程形成的稳定高价态Ni4+物种可促进晶格氧活化进而提升OER反应。该项工作揭示了催化活性的提升机理，并实现了1000mA/cm2级别的超高反应电流，以“Stable tetravalent Ni species generated by reconstruction of FeB-wrapped NiMoO pre-catalysts enable efficient water oxidation at large current densities”为题发表于期刊Applied Catalysis B: Environmental。 本文中使用的台式X射线吸收光谱仪XES150无需同步辐射光源，可以在实验室内测试XAFS和XES数据，谱图数据与同步辐射光源谱图数据完全一致。仪器推出至今，已在全球拥有100+用户群体，市场份额遥遥领先，久经时间考验，细节打磨更完善，稳定性可靠性更高。设备还可实现图1. 台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES 图一展示了催化剂的合成示意图，NiMoO/FeB 预催化剂通过原位重构形成NiFeOOH，其中的准金属硼诱导形成纳米片/纳米棒结构。所得的催化剂的OER活性高于纯NiOOH和贵金属RuO2(图2a)。该催化剂仅需1.545 V vs. RHE即可驱动1000 mA/cm2电流，性能优于其他文献报道（图2b）。作者利用台式XES150 system (Easy XAFS LLC, USA)测试了样品X射线吸收谱。通过Ni-K边 X射线吸收近边结构 (XANES) 光谱分析Ni的电子态。白线峰与 1 s 到 4p 跃迁相关。在 NiFeOOH 的 XANES 光谱中白线峰峰值位于 8352.66 eV，高于 NiOOH（图 2c），这表明NiFeOOH中Ni的平均氧化态高于NiOOH中的平均氧化态，并且NiFeOOH中形成了更多的Ni4+物种。 同时，由于金属 4p 轨道的离域，NiFeOOH吸收边向较低能量移动，峰展宽且边缘跃迁强度增加（即 1 s→4p），这些对配体-金属共价性敏感的特征性变化表明Ni-O 共价键增加（图 2d）。作者进一步分析拟合了Ni K-边的傅立叶变换扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）的k3χ数据，以探究局部原子结构（图2e-2h）。与NiOOH 相比，NiFeOOH 的 Ni-O 散射路径原子间距离从 1.98 &angst 减小到 1.85 &angst ，证明 Ni-O 键的共价性质的增加。 Ni-O 散射路径的偏移归因于NiOOH 和 NiFeOOH 中不同的局部配位环境，这是由于其中NiOOH 和 NiO2物相的比例不同。 上述结果表明，NiFeOOH 中的稳定态物种主要是 Fe 掺杂的 NiO2 物质，这是由 Fe 掺杂和重构过程（即中等高电位下的电化学极化）引起的。 Ni4+生成量的增加导致Ni-O共价性增大，从而促进晶格氧的活化，提升OER催化反应活性。图1. NiMoO/FeB 预催化剂与NiFeOOH 催化剂的合成示意图。图2. (a) 催化剂的LSV曲线。（b）本文催化剂过电势与其他文献报道对比图。（c）(d)Ni-K边XANES谱图。（e）Ni-K边EXAFS谱图。（f）NiO, (g) NiOOH，及 (h) NiFeOOH的EXAFS拟合结果。参考文献：[1]. Yijie Zhang et al., Stable tetravalent Ni species generated by reconstruction of FeB-wrapped NiMoO pre-catalysts enable efficient water oxidation at large current densities, Applied Catalysis B: Environmental, Volume 341, February 2024, 123297.相关产品1、台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XEShttps://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C327753.htm

摘要：针对一起110kV隔离开关触头的腐蚀故障，采用手持式X射线荧光光谱仪分析故障隔离开关触头镀层的化学成分，发现厂家使用银氧化锡(Ag-SnO2)镀层代替镀银层。分析认为在工业含硫大气环境中，Ag-SnO2镀层中的银被SO2、H2S等硫化物腐蚀，铜基体在潮湿环境下腐蚀生成Cu2(OH)2CO3，从而导致隔离开关触头导电回路的接触电阻升高，引发过热故障。针对此次故障，提出了解决措施和建议。关键词：手持式X射线荧光光谱仪；隔离开关触头；电刷镀银；银氧化锡；腐蚀中图分类号：TQ153.16 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2019)23 – 1 – 04高压隔离开关是电力系统中使用最多、应用最广的一次设备。由于高压隔离开关多在户外运行，长期受风吹、雨淋、雷电、潮气、盐雾、凝露、冰雪、沙尘、污秽，以及SO2、H2S、NO2、氯化物等大气污染物的影响，因此各部件会发生不同程度的腐蚀[1-2]。高压隔离开关触头是关键部件，承担着转接、隔离、接通、分断等任务，其工作状态的好坏直接影响整个电力系统的运行[3]。高压隔离开关触头的基体为纯铜，但纯铜易被腐蚀，会造成表面接触电阻升高，引发过热故障，影响开关设备和电网的安全稳定运行[4-6]。为了减小接触电阻，DL/T 486–2010《高压交流隔离开关和接地开关》、DL/T 1424–2015《电网金属技术监督规程》和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施(2018年修订版)及编制说明》[7]中明确规定：隔离开关触头表面必须镀银，且镀银层厚度不小于20 μm，以获得较低的接触电阻，从而保证良好的导电性。然而，在实际运行中，很多厂家生产的高压隔离开关产品会出现触头腐蚀、变色发黑、发热等故障，一般是由触头镀锡代替银或镀银层厚度不足造成，这些缺陷都可以通过国家电网公司开展的金属专项技术监督检测隔离开关触头镀银层厚度而发现[8]。近期，四川电网在金属技术监督中发现一起高压隔离开关触头腐蚀案例，镀银层厚度检测结果合格，但在采用手持式X射线荧光光谱仪分析镀层化学成分时发现，厂家竟然使用银氧化锡(Ag-SnO2)镀层代替镀银层，该造假手段通过颜色判断和镀层测厚无法发现，非常隐蔽，很容易因未进行镀层成分分析而误判合格，严重威胁电网的安全运行，希望引起各运维单位注意。 1 高压隔离开关触头的腐蚀故障某110 kV变电站于1991年投运，当地大气污秽等级为E级，大气类型为工业污染。周边潮湿多雨，化工、煤炭、玻璃等重工业污染企业密集，空气中SO2、H2S等硫化物浓度较高，大气的腐蚀性较强。2013年更换隔离开关触头，防腐措施为铜镀银。2017年站内巡检发现某110 kV隔离开关触头腐蚀严重，动、静触头接触面大部分呈绿色，少部分呈黑色(见图1)。红外测温发现该隔离开关触头存在过热故障，若继续运行，可能会造成隔离开关烧毁，甚至大面积停电等恶性事故，运维单位国网泸州供电公司紧急安排停运该隔离开关，并与国网四川电科院联合开展故障分析。图1 某110 kV隔离开关触头的腐蚀情况2 手持式X射线荧光光谱仪的检测原理X射线荧光光谱分析是用于高压隔离开关触头表面金属成分检测的一种非常有效的分析方法，具有快速、分析元素多、分析浓度范围宽、精度高、可同时进行多元素分析、无损检测等优点，被广泛应用于元素分析和化学分析领域[9]。其原理[9-12]为：由激发源产生高能量X射线照射被测样品，样品表面元素内层电子被击出后，轨道形成空穴，外层高能电子自发向内层空穴跃迁，同时辐射出特征二次X射线。每种元素都有各自固定的能量或波长特征谱线，具体与元素的原子序数有关。检测器测量这些二次X射线的能量及数量或波长，仪器软件将收集到的信号转换成样品中各种元素的种类和含量。X射线荧光光谱仪通常可分为波长色散型和能量色散型两大类，各自原理如图2 [11]所示。波长色散型光谱仪一般采用X射线管作为激发源，由检测器转动的2θ角可以求出X射线的波长λ，从而确定元素成分，属于台式仪器。能量色散型光谱仪是利用荧光X射线具有不同能量的特点，将其分开并进行检测，从而确定元素成分和含量，可以同时测定样品中几乎所有的元素，激发源使用的X射线管功率较低，且使用半导体探测器，避开了复杂的分光晶体结构，因此仪器工作稳定，体积小，便携性高，价格也较低，能够在数秒内准确、无损地获得检测结果，被广泛应用于金属材料中元素的精确定量分析[12-13]。 图2 波长色散型(a)和能量色散型(b)X射线荧光光谱仪的检测原理目前市售手持式X射线荧光光谱分析仪基本都是能量色散型X射线光谱仪。图3是目前四川电网基层供电公司使用的美国Thermo Fisher Scientific Niton XL2 800手持式X射线荧光光谱仪，它不受分析样品的大小、形状、位置限制，无需拆卸隔离开关，可以携带至变电站现场，能够分析Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Zr, Nb,Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, Bi等25种元素。图3 手持式X射线荧光光谱仪3 现场检测结果3. 1 镀层化学成分分析表1 110 kV隔离开关触头镀层上不同颜色区域及铜基体的元素成分分析结果[4] 梁方建, 张道乾. GW5-110型隔离开关触头发热缺陷分析及检修处理[J]. 高压电器, 2008, 44 (1): 88-90.

环球影城门票、百元京东卡等你来拿 ↑ 点击查看大赛详情 X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品，产生X荧光（二次X射线），探测器对X荧光进行检测。近年来，X荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域，特别是在RoHS检测领域应用得最多也最广泛。大多数分析元素均可用其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围为Be到U。并且具有分析速度快、测量范围宽、干扰小的特点。本期，来自万华化学的夏夏 分享马尔文帕纳科台式X射线荧光光谱仪 Epsilon 4视频测评，点击下方查看。https://bbs.instrument.com.cn/topic/7903416点击上方链接，为TA点赞/留言/收藏吧！助力TA离大奖更进一步~ 测评仪器：马尔文帕纳科台式X射线荧光光谱仪 Epsilon 4（点击进入 仪器专场）【参赛就有奖！】仪器测评“小红书”活动火热进行中！仪器选型的难、烦、累，懂的都懂！这可是个技术活！仪器信息网特举办首届仪器测评“小红书”短视频大赛，分享你的宝贵测评经验助同行们一臂之力吧！更有环球影城门票、百元京东卡等多个大奖等你来拿！快来上传你的测评短视频吧~~~点击下图即可参加

x射线多层膜在静态和超快x射线衍射中的应用x射线光学组件类型根据x射线和物质作用的不同原理和机制，目前主流的x射线光学组件可以大致分为四类：以滤片、窗片、针孔光阑为代表的吸收型组件；基于反射，全反射原理的各种镜片以及毛细管、波导等反射型器件，还有基于折射原理的各种复折射镜。而本文的主题多层膜镜片，其底层原理和晶体、光栅、波带片一样，都是基于衍射原理。吸收型反射型折射型衍射型滤片窗口针孔/光阑镜片：kb、wolter、超环面镜… … 毛细管：玻璃毛细管、金属镀层毛细管复折射镜：抛物面crl、菲涅尔crl、马赛克crl、… … 晶体光栅多层膜波带片多层膜的原理和工艺一般来说，反射型镜片存在“掠射角小、反射率低”的问题。而多层膜镜片则是通过构建多个反射界面和周期，并使反射界面等周期重复排列，相邻界面上的反射线有相同的相位差，就会发生干涉，如果相位差刚好为2pi的整数倍，则会干涉相长，得到强反射线。从布拉格公式可以看出：多层膜就是通过对d值的控制，来实现波长选择的人工晶体。而在工艺实现方面，目前制备x射线多层膜镜的主要工艺有：磁控溅射、电子束蒸镀、离子束蒸镀。一般使用较多的是磁控溅射或离子束镀膜工艺，即在基板上交替沉积金属和非金属层，通过选择材料，控制镀膜的厚度及周期的选定，实现对硬x射线到真空紫外波段的光的调制。上图为来自德国incoatec的四靶材磁控溅射镀膜系统。可实现多种膜系组合的高精度镀膜。[la/b4c]40 多层膜b-kα（183ev）用多层膜，d：10nm单层膜厚：1-10nm0.x nm的镀膜精度tem: 完美的镀层界面frank hertlein, a.e.m. 2008上图为40层la-b4c多层膜的剖面透射电镜图像和选区电子衍射，弥散的衍射环说明膜层是非晶结构。同时可以明显看到：周期为10nm的膜层界面非常清晰和规则。这套镀膜系统可获得0.x nm的镀膜精度。多层膜的特点示例—单色和塑形多层膜最显著的特点和优势在于可以通过基底的面型控制和镀层的膜厚控制，将x光的塑形和单色统一起来。当然，这是以精度极高的镀膜工艺为前提。下图的数据展示了进行梯度渐变镀膜时，从镜片一端到另一端镀膜的周期设计数值 vs. 实际工艺水平。可以看到：长度为150mm的基底上，单层镀膜膜厚需要控制在3.8-5.7nm，公差需要在1%以内。相当于在1500公里的长度上，厚度起伏要控制mm水平。这是非常惊人的原子层级的工艺水平。frank hertlein, a.e.m. 2008通过面型控制来实线x射线的塑形；通过极高精度的膜厚控制实现2d值渐变—继而实现单色；0.x nm尺度的镀膜误差——需要具备原子层级的工艺水平！多层膜的特点示例—带宽和反射率除了可以通过曲面基底和梯度镀膜实现对x光的塑形和单色，还可通过对膜层材料、膜厚、镀膜层数等参数的设计和控制，来实现带宽和反射率的灵活调整。如窄带宽的高分辨多层膜，以及宽带宽的高积分反射率多层膜。要实现高分辨：首先要选择对比度较低的镀膜材料，如be、c、b4c、或al2o3；其次减小膜的厚度，多层膜的厚度降为10~20å；最后增加镀膜层数，几百甚至上千。from c. morawe, esrf多层膜的特点示例—和现有器件的高度兼容左侧: [ru/c]100, d = 4 nm r 80% for 10 e 22 kev中间: si111 δorientation0.01°右侧: [w/si]100, d = 3 nm r 80% for 22 e 45 kevdcmm at sls, switzerland, m. stampanoni精密、灵活的膜层设计和镀膜控制镀膜材料的组合搭配；d/2d值的设计和控制；带宽和反射率的灵活调整。和现有器件的高度兼容多层膜主流应用方向目前，多层膜的主流应用方向和场景主要有：粉末、x射线荧光、单晶衍射以及同步辐射的单色、衍射、散射装置搭建。粉末衍射x射线荧光单晶衍射同步辐射基于dac的原位高压静态x射线衍射典型的静高压研究中，常利用金刚石对顶砧来获得一些极端条件。在极端的高压、高温下，利用x射线来诊断新的物相及其演化过程是重要的研究手段。x-ray probe利用金刚石对顶砧可以获得极端条件(数百gpa, 几千°c) 利用x射线探针来诊断和发现新物相；由于对x光源、探测器以及实验技术等方面的苛刻要求，尤其是需要将微束的x光，精准的穿过样品而不打到封垫上。长期以来，基于dac的x射线高压衍射实验只能在同步辐射实现。但同步辐射有限的机时根本无法满足庞大的用户需求。不能在实验室进行基于dac的x射线高压衍射实验和样品筛选，一直是广大高压科研群高压衍射实验室体的一大痛点。以多层膜镀膜工艺为技术核心，将多层膜镜片与微焦点x光源耦合，我们可以为科研用户提供单能微焦斑x射线源，使得在实验室实现高压衍射成为可能。下图是利用mo靶（左）和ag靶（右）单能微焦斑x射线源获得的dac加载下的lab6样品的衍射图。曝光时间300s，探测器为ip板，样品和ip板距离为200mm。可以看到：300s曝光获得的衍射数据质量是可接受的。特别地，对于银靶，由于其能量更高，可以压缩倒易空间，在固定的2thelta角范围内，可以获得更多的衍射信息，这对于很多基于dac的静高压应用来说非常有吸引力。dac加载下的lab6样品的衍射数据：多层膜耦合mo靶（左）和ag靶（右）曝光时间300s，探测器为ip板，样品和ip板距离为200mmbernd hasse, proc. of spie vol. 7448, 2009 (doi: 10.1117/12.824855)基于激光驱动超快x射线衍射在利用激光驱动的x射线脉冲进行超快时间分辨研究中，泵浦探针是常用的技术手段。脉宽为几十飞秒的入射激光经分束后，一路用于激发超快x射线脉冲，也就是探针光；另一路经倍频晶体倍频作为泵浦光。通过延时台的调节，控制泵浦激光和x射线探针到达样品的时间间隔，可实现亚皮秒量级时间分辨的测量。而在基于激光驱动的超快x射线衍射实验中，如何提升样品端的光通量？如何获得低发散角的单色光束？如何抑制飞秒脉冲的时间展宽？如何同时兼顾以上的实验要求？都是需要考虑的问题。很多时候还需要兼顾多个技术指标，所以我们非常有必要对各类光学组件和x射线飞秒脉冲源的耦合效果和特点有一个比较清晰的认知。四种光学组件和激光驱动x射线源的耦合效果对比首先我们先对弯晶、多层膜镜、多毛细管和单毛细管四种组件的聚焦效果有个直观的了解。以下是将四种光学组件和激光驱动飞秒x射线源耦合，然后进行了对比。四种光学组件在聚焦和离焦位置的光斑：激光参数：800nm/1khz/5mj/45fs源尺寸：10um 打靶产额：4*109 photons/s/sr这是四种组件的理论放大倍率和实测聚焦光斑的对比。可以看到：弯晶和多层膜的工艺控制精度很高，实测光斑和理论值比较接近。而毛细管的大光斑并不是工艺精度的误差，而是反射型器件的色差导致的，不同能量的光都会对聚焦光斑有贡献，导致光斑较大。而各种组件的工艺误差，导致的强度不均匀分布，则是在离焦位置处的光斑中得到较为明显的体现。ge(444)双曲弯晶多层膜镜片单毛细管多毛细管放大倍率1270.7收集立体角 (sr)+---++反射率--+++-有效立体角 (sr)---+++1维会聚角 (deg)+---++耦合输出通量(ph/s)---+++聚焦尺寸 (μm)2332155105光谱纯度好好差差时间展宽 (fs)++++--激光参数：800nm/1khz/5mj/45fs打靶产额：4*109 photons/s/sr等级: ++ + - --利用针孔+sdd，在单光子条件下，测量有无光学组件时的强度和能谱，可以推演出相应的技术参数。这里我们直接给出了核心参数的总结对比。其中，大多数用户最为关注，同时也是对于实验最为重要的，主要是有效立体角、输出光通量、光谱纯度和时间展宽。可以看到：典型的有效收集立体角在-4、-5sr的水平，而在样品上的输出光通量在5-6次方每秒这样的水平。但是需要指出的是：毛细管并不具备单色的能力，虽然有效立体角大，但输出的是复色光。对于时间展宽的比较，很难通过实验手段获得测量精度在几十到百飞秒水平的结果，所以主要通过理论分析和计算来获得。对于同为衍射型组件的ge(444)双曲弯晶和多层膜镜片，光程差引入项主要是x光在组件内的贯穿深度。对于ge(444)，8kev对应的布拉格角约为70度，x光的衰减长度约为28um，对应的时间展宽约90fs。对于多层膜镜片，因为它属于掠入射型的衍射组件，x光的衰减长度在um量级，对应的时间展宽甚至可以到10fs水平，因此这里的数据相对比较保守的。而对于毛细管这种反射型器件，光程差引入项主要是毛细管的长度差。对于单毛细管，光程差在10fs水平，对于多毛细管，位于中心区域和边缘的子毛细管长度是有较大的差异的，光程差可达ps水平。小结1. 弯晶：单色性好、时间展宽较小、有效立体角小、输出通量低；2. 多层膜：单色性好、时间展宽较小、有效立体角大、kα输出通量高；3. 单毛细管：复色、时间展宽很小、有效立体角大、复色光通量高；4. 多毛细管：复色、时间展宽较大、有效立体角最大、复色光通量最高。每一种光学组件都有其适用的场景，对于非单色的超快应用，如超快荧光、吸收谱，毛细管可能更为合适，而对于追求单色的超快应用，如超快衍射，多层膜是比较好的选择，兼顾了单色性、时间展宽和有效立体角（输出通量）三个核心指标！如果您有任何问题，欢迎联系我们进行交流和探讨。北京众星联恒科技有限公司致力于为广大科研用户提供专业的x射线产品及解决方案服务！

测定原理X射线荧光是原子在受到初级X射线束激发后发生电离作用，发射出X射线光子。X射线具有波粒二象性，既可以看作粒子（能量），也可以看作电磁波（波长）。波长和能量是从不同的角度来观察描述X射线所采用的两个物理量，根据普朗克公式：E=hc/λ，无论是测定能量，还是波长，都可以实现对相应元素的分析，其效果是类似的。据此，X射线荧光技术进行元素分析时又分为X射线波谱法（波长色散，WDXRF）和X射线能谱法（能量色散， EDXRF）。单波长X射线荧光全称“单波长色散X射线荧光光谱”（Monochromatic Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry，缩写为MWDXRF），属于波长色散X射线荧光技术。XOS专利的单波长X射线光路系统可以选择并且聚焦单色光束进行样品激发和进入检测器检测，这样可以大大降低信噪比，并且提供相较于传统XRF更高的精度，以及更快的测量速度。XOS专利的单波长X射线荧光光路系统相关标准目前单波长X射线荧光相关方法标准主要有以下：标准名称测量原理硫含量测定1NB/SH/T 0842-2017轻质液体燃料中硫含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法2ASTM D7039汽油和柴油燃料中硫含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法(MWDXRF)氯含量测定1NB/SH/T 0977-2019轻质油品中氯含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法2ASTM D7536芳烃中氯含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法(MWDXRF)3ASTM D4929-2017原油中有机氯的测定方法C中可用单波长X射线荧光方法(MWDXRF)硅含量测定1NB/SH/T 0993-2019汽油及相关产品中硅含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法2ASTM D7757汽油和相关产品中硅含量的测定单波长色散X射线荧光光谱法(MWDXRF)应用1——油品中的硫含量测定由于硫元素会造成工艺设备腐蚀、催化剂中毒、产品质量及环境污染等问题，所以硫元素的含量成为衡量石油及石油产品质量的重要指标。单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)目前得到广泛认可的应用之一就是测油品中的硫含量，在300秒的测量时间下最低检测限可达0.15ppm（Sindie Gen3），其相应的方法标准ASTM D7039已经被列为国五、国六成品汽柴油硫含量检测的方法标准之一，还可用于分析：直馏汽油、直馏柴油、精制汽油、精制柴油、催化柴油，甚至硫含量更低的重整原料油等各种中控物料，针对不同的应用场所分别有Sindie系列实验室台式、便携式、在线分析等解决方案，可满足客户多方面的需求。应用2——氯元素含量检测单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)技术应用之二是在氯元素方面的检测。无论是来源于采油助剂的有机氯还是来自有盐水或类似污染物中的无机氯，都可能造成设备腐蚀、催化剂中毒、管路堵塞、影响二次加工及成品油产品质量等各种潜在风险。因此，在石化炼油厂原油加工的整个过程中，氯元素的分析及监控一直都备受重视。典型的样品是氯含量控制在1ppm以下的石脑油，这类样品即使使用传统的库仑法分析，有的效果也不是很好，MWDXRF技术独特的光路结构可使最低检测限达0.07ppm(Clora 2XP)，即使是标准型的Clora，其LOD也可以达到0.13ppm，比较常见的分析对象还包括：重整原料油、直馏汽油、直馏柴油和常压装置常一线油等氯含量均在10ppm以内的样品。对应的方法标准是ASTM D7536和NB/SH/T 0977。针对原油中的氯含量分析，由于原油样品含水和颗粒物的特殊性，如果使用常规的静态测量法，测量结果会随着时间的推移而逐渐升高直至样品中的颗粒物质完全沉降。为此，XOS专门推出了Accu-Flow技术，使用一次性螺口注射器使样品以一定速率(20ml/min)连续流过测量杯（模拟在线连续测量的分析过程），很好地解决了静态测量的沉降问题。测量时间对测量结果的影响Accu-Flow技术另外，针对原油电脱盐工艺，XOS的MWDXRF技术也推出了专门的在线解决方案，不但可以实时监测原油脱盐前后中的氯含量，也可以监测脱盐水中的氯含量，使脱盐生产过程对氯含量的监控更加及时有效，帮助工艺及时发现和解决生产波动。在线氯元素监测控制示意图应用3——针对高硫低氯等样品中的氯含量分析单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)技术第三个有针对性的应用是针对高硫低氯等样品中的氯含量分析，由于硫元素Kα的特征波长为0.5373 nm，氯元素Kα特征波长为0.473nm，如果硫元素含量高、氯元素含量低，势必会影响氯元素分析的稳定性和重复性。而且目前石油石化行业常用的油品中氯含量的检测标准SH/T 1757（微库仑法）中明确指出不适用于硫含量大于0.1% （质量分数）的试样，而且样品中水含量对微库仑法影响较大。XOS的单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)可专门针对此类样品，如焦化汽油和焦化柴油样品，有相应的解决方案，比如使用标准型的Clora单波长氯分析仪，可使用手动输入硫含量的方法对硫元素的干扰进行校正，或者使用超低氯Clora 2XP或硫氯一体Sindie+Cl，对硫元素信号可自动检测并自动扣除，大大提高了分析效率和方法的简便性。超低氯Clora 2XP光路示意图硫氯一体Sindie+Cl光路示意图应用4——汽油及相关产品中硅含量的测定单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)技术的第四个应用是针对汽油及相关产品中硅含量的测定，成品油的硅元素主要来自清洗剂或消泡剂等外来污染物，主要的危害有可导致氧气传感器、火花塞、催化转换器出现二氧化硅沉积，影响车辆的正常行驶。MWDXRF测硅元素的方法标准是ASTM D7757和NB/SH/T 0993，ASTM D7757 是截至到目前唯一经ASTM 认证的汽油和乙醇中硅含量的测试方法。该方法可以测试石脑油、乙醇汽油、乙醇调合燃料、重整汽油及甲苯等样品中3-100mg/kg（ppm wt）的硅，仪器的最低检测限(LOD)可达0.65ppm。火花塞结垢燃烧室结垢(图片来源于“对油中掺杂硅是车“病因”！哈尔滨质监部门召开“淮南”油问题专家论证会得出结论“的报道)其他应用另外，单波长技术还有专门针对磷元素的应用，主要用于油品及水中总磷含量的测定，最低检测限LOD可达0.4ppm。八大优点总之，单波长X射线荧光光谱法(MWDXRF)凭借以下八个主要优点，可为广大客户提供专业化的解决方案，大大提高炼化企业分析检测工作的效率：（1）可实现极低浓度的测量；（2）所需浓度下较高的精确度（重复性r：S, 0.6 ppm @ 8 ppm；Cl, 0.14 ppm @ 1 ppm ,Si, 1 ppm @ 10 ppm ）；（3）单色聚焦光学元件，可消除90% - 95%样品基质效应影响；（4）无需频繁校准，标准曲线可使用6 – 12个月；（5）简易样品制备及仪器操作过程，有效避免人为误差，及不同实验人员之间的偏差；（6）直接测量技术（无需样品转化，比如燃烧或密度换算）；（7）无需消耗任何气体，仪器运行只需要电源即可；（8）符合标准方法：S: ASTM D7039, NB/SH/T 0842, ASTM D2622, GB/T 11140，Cl: ASTM D7536, NB/SH/T 0977-2019，Si: ASTM D7757, NB/SH/T 0993-2019等。(作者：上海仪真分析仪器有限公司 XOS市场开发经理 党相锋)

高精度测量极微小部位的金属薄膜厚度 精工电子纳米科技有限公司（简称：SIINT，社长：川崎贤司，总公司：千叶县千叶市）是精工电子有限公司（简称：SII，社长：新保雅文，总公司：千叶县千叶市）的全资子公司，其主要业务是测量分析仪器的生产与销售。本公司于12月19日开始销售可高精度测量电镀・ 蒸镀等极微小部位的纳米级别的镀层厚度测量仪「SFT9500X系列」。出货时间预定为2012年2月上旬。 高性能X射线荧光镀层厚度测量仪　「SFT9550X」 要对半导体、电子部件、印刷电路板中所使用的电镀・ 蒸镀等金属薄膜的膜厚・ 组成进行测量管理，就必须确保功能、品质及成本。特别是近年来随着电子仪器的高功能化、小型化的发展，连接器和导线架等电子部件也逐渐微细化了。与此同时，电镀・ 蒸镀等金属薄膜厚度的测量也要求达到几十微米的极微小部位测量以及达到纳米等级的精度。 「SFT9500X系列」通过新型X射线聚光系统（毛细管）和X射线源的组合，可达到照射直径30μmφ的高能量X射线束照射。以往的X射线荧光膜厚仪由于照射强度不足而无法获得足够的精度，而「SFT9500X系列」则可以对导线架、连接器、柔性线路板等的极微小部位进行准确、迅速的测量。 SIINT于1978年在世界上率先推出了台式X射线膜厚仪，而后在日本国内及世界各地进行广泛销售，得到了顾客很高的评价。此次推出的「SFT9500X系列」是一款凝聚了长期积累起来的X射线微小部位测量技术的高性能X射线荧光膜厚仪。今后将在电子零部件、金属材料、镀层加工等领域进行销售，对电子仪器的性能・ 品质的提高作出贡献。 【SFT9500X系列的主要特征】1. 极微小部位的薄膜・ 多层膜测量通过采用新型的毛细管（X射线聚光系统）和X射线源，把与以往机型（SFT9500）同等强度的X射线聚集在30μmφ的极微小范围。因此，不会改变测量精度即可测量几十微米等级的微小范围。同时，也可对几十纳米等级的Au/Pd/Ni/Cu多镀层的各层膜厚进行高精度测量。 2.扫描测量通过微小光束对样品进行XY扫描，可把样品的镀层厚度分布和特定元素的含量分布输出为二维扫描图像数据，更方便进行简单快速的观察。 3. 异物分析通过高能量微小光束和高计数率检测器的组合，可进行微小异物的定性分析。利用CCD摄像头选定样品的异物部分并照射X射线，通过与正常部分的能谱差进行异物的定性分析（Al～U）。 【SFT9500X系列的主要产品规格】 SFT9500X SFT9550X 样品台尺寸（宽）×（长）　 175×240 mm 330×420 mm 样品台移动量（X）×（Y）×（Z）　 150×220×150 mm 300×400×50 mm 被测样品尺寸（最大）（宽）×（长）×（厚度）　 500×400×145 mm 820×630×45 mm X 射 线 源 空冷式小型X射线管（最大50kV，1mA） 检 测 器 Vortex半导体检测器（无需液氮） 照 射 直 径 最小30μmφ 样 口 观 察 CCD摄像头（附变焦功能） 样 品 对 焦 激光点 滤 波 器 Au极薄膜测量用滤波器 操 作 部 电脑、19英寸液晶显示器 测 量 软 件 薄膜FP法、薄膜検量線法 选 配 能谱匹配软件、红色显示灯、打印机 测 量 功 能 自动测量、中心搜索 数 据 处 理 Microsoft® Excel、Microsoft® Word（配备统计处理；测量数据、平均值、最大・ 最小值、CV值、Cpk值等测量结果报告制作（包含样品图像）） 安 全 功 能 样品室门安全锁、仪器诊断功能 【价格】　1,650万日元～（不含税） 【出货开始时间】　2012年2月上旬 【销售目标台数】　50台（2012年度） 　　　Microsoft是美国　Microsoft　Corporation在美国及其它国家的登记商标或者商标。 以上 本产品的咨询方式中国：精工盈司电子科技(上海)有限公司TEL：021-50273533FAX：021-50273733MAIL：sales@siint.com.cn日本：【媒体宣传】精工电子有限公司综合企划本部 秘书广告部 井尾、森TEL：043-211-1185【客户】精工电子纳米科技有限公司分析营业部 营业三科TEL: 052-935-8595MAIL：info@siint.co.jp