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  • 410万!上海交通大学原位高通量小角/广角谱仪采购项目
    项目编号:1906054086/招设2023A00006项目名称:上海交通大学原位高通量小角/广角谱仪预算金额:410.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):410.0000000 万元(人民币)采购需求:序号货物名称简要技术规格数量完成期限1原位高通量小角/广角谱仪1)该设备可系统性研究多相多组分复杂材料如合金、复合材料、高分子材料、超分子材料、生物材料的多尺度微纳结构与微秒时间尺度的结构动态过程,构建复杂组合材料的相图,深入理解材料组分间的复合、分相、结晶、界面的平衡态与非平衡态动力学过程,构建宽时空域的多维构效关系,在多学科领域均有广泛应用;2)具体技术要求详见第三章《技术规格》。1套合同签订后12个月内合同履行期限:自合同签署之日起生效,并持续有效直到乙方按合同完成所有工作和义务。本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 408万!安徽国科仪器中标上海交通大学原位高通量小角/广角谱仪采购项目
    一、项目编号:1906054086/招设2023A00006(招标文件编号:1906054086/招设2023A00006)二、项目名称:上海交通大学原位高通量小角/广角谱仪三、中标(成交)信息供应商名称:安徽国科仪器科技有限公司供应商地址:安徽省合肥市高新区望江西路5089号嵌入式研发楼205室中标(成交)金额:408.0000000(万元)四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 1 安徽国科仪器科技有限公司 原位高通量小角/广角谱仪 安徽国科仪器科技有限公司 SAXS-Focus 1 RMB 4080000
  • 995万!山东大学超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站采购项目
    项目编号:SDDX-SDLC-GK-2022035项目名称:山东大学超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站购置预算金额:995.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):995.0000000 万元(人民币)采购需求:超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站,亟需购置,具体内容详见招标文件。标段划分:划分为1包合同履行期限:质保期:国产产品≥3年;进口产品≥1年本项目( 不接受 )联合体投标。20230108山东大学超高分辨率原位小角广角X射线散射实验线站购置招标文件(定稿).docx
  • 964万!Xenocs中标山东大学超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站采购项目
    一、项目编号:SDDX-SDLC-GK-2022035(招标文件编号:SDDX-SDLC-GK-2022035)二、项目名称:山东大学超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站购置三、中标(成交)信息供应商名称:中国科学器材有限公司供应商地址:北京市朝阳区太阳宫中路19号院1号楼中标(成交)金额:964.6494000(万元)四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 1 中国科学器材有限公司 超高分辨率原位小角/广角X射线散射实验线站 Xenocs Xeuss 3.0 1套 1430000美元
  • 帕纳科推出X射线小角散射附件及专机专用的XRF
    仪器信息网讯 2013年10月23日-26日,第十五届BCEIA举行。会议期间帕纳科展示了最新推出的ScatterX78 小角/广角附件及Epsilon 1能量色散型X射线荧光光谱仪。仪器信息网编辑特别采访了帕纳科中国区经理薛石雷,请他介绍了这两款新产品的最新特点。 帕纳科中国区经理薛石雷   X射线小角散射是研究纳米粒子的大小、形状及分布的重要工具。与激光粒度仪测试纳米粒度相比,X射线小角散射仪测定结果为一次颗粒的粒度分布,即使纳米颗粒不能很好的分散形成团聚,测试结果也不会受到影响。 ScatterX78小角/广角附件   薛石雷介绍说:&ldquo ScatterX78小角/广角附件虽然是一个附件,但是也可以当做一台仪器来看。它可以配置于Empyrean锐影多功能衍射仪系统上,完成过去一台专用的小角散射仪能够完成的所有工作内容,能够满足专业X射线小角散射研究人员的研究需求。该附件拥有0.08-78° 的连续角度范围,易于安装,不需要校准。&rdquo   &ldquo 从我们的观察来看,随着化工材料、食品科学以及新兴材料的研究,越来越多的材料科学研究人员利用X射线小角散射技术进行材料研究。在过去,如果要深入研究X射线小角散射信息,需要专门X射线小角散射仪来做,帕纳科以前也有这类仪器,做这方面研究的人员同时还得配备X射线衍射仪来研究晶体结构。而现在帕纳科推出ScatterX78 小角/广角附件,用户只要在原来的X射线衍射仪上配置该附件就可以满足研究要求,这样不仅节约经费、节省了仪器的占地面积。同时用户可以很好的借助X射线衍射仪这一平台,实现二维X射线小角散射,在使用的方便性方面将有很大优势。&rdquo Epsilon 1能量色散X射线荧光光谱仪   Epsilon 1是帕纳科最新推出能量色散X射线荧光光谱仪。据介绍,该仪器在全球发布还不到一个星期。   薛石雷介绍说:&ldquo 目前,能量色散X射线荧光光谱仪的发展颇受关注,其中一个比较重要的发展方向就是&ldquo 小型化、专机专用&rdquo 。Epsilon 1就是迎合这种发展趋势推出的仪器,它是一个系列,包括专用于油中硫、润滑油、制药、矿业、科研等不同行业的应用的仪器。它的特点是体积小、拥有内置的触屏计算机。另外,Epsilon 1在出厂前已经进行了预先校准,固化了无标定量软件,可以直接进行分析应用,操作人员只要按一个键就可以得到想要的分析结果,大大降低了对分析操作人员的专业要求。 帕纳科展位现场
  • 小角X射线散射技术:研究纳米尺度微结构的重要手段
    本文由马尔文帕纳科医药行业应用专家陈丽供稿本文摘要本文将简单介绍研究纳米尺度微结构的重要手段:小角X射线衍射(Small Angle X-Ray Scattering, SAXS)技术原理及相关产品。X射线衍射与小角X射线散射 X射线是具备相应波长的电磁波或带有相应能量的光子束。X射线的波长和能量介于γ-射线和紫外线之间。其波长范围为0.01-10nm;对应的能量范围为0.125-125Kev。小角散射(Small Angle X-ray Scattering,SAXS):如果样本具有不同电子密度的周期性结构,X射线被不相干散射,散射 X 射线的角度就与入射 X 射线的角度相差很小(一般2θ≤ 5°),称为小角X射线散射效应。主要用于研究亚微米尺度的固态及液态样品结构。小角散射效益来自物质内部1~100nm量级范围内电子密度的起伏,通过对小角X射线散射图或散射曲线的计算和分析即可推导出微结构的形状、大小、分布及含量等信息。这些微结构可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子结构等。广角散射(Wide Angle X-ray Scattering,WAXS):如果样本具有周期性结构(晶区),X射线被相干散射,入射光和散射光之间没有波长的改变,这个过程称为 广角X射线衍射。主要用于研究较晶体结构和非晶体结构。与小角散射相比,广角散射的散射角度较大,可以覆盖从几度到几十度的范围。通过检测广角散射信号,可以获得关于晶体晶格参数、晶胞体积、颗粒尺寸和颗粒形貌等信息。SAXS - WAXS表征Empyrean Nano版锐影Empyrean Nano版锐影多功能 X 射线散射系统基于Empyrean平台和Pre-FIX预校准概 念,为纳米材料研究/小角散射专家特殊定制的 高性能多功能散射研究平台操作简单,无需校准高性能散射研究平台,但不局限于散射(1D/2D SAXS/WAXS;USAXS;GI-SAXS;PDF;CT)多种配置可选多功能 X 射线散射系统Empyrean Nano版+PIXcel3D 基于铜靶应用Empyrean Nano版+GaliPIX3D 兼顾对分布函数(PDF)分析高分辨光管+聚焦透镜+ScatterX78+3D探测器2D WAXS, 最低2theta 0.1°, 最高±22°(PIXcel)或±30°(GaliPIX)变温毛细管样品架,温度范围5-70℃ Scatter X78 样品架能实现液体,固体,纤维等纳米材料分析,仪器自动校准光路,真空启动3分钟即可测试样品。
  • CSNS微小角中子散射谱仪成功出束
    2023年1月4日下午,中国散裂中子源(CSNS)微小角中子散射谱仪成功出束,开始带束调试。微小角中子散射谱仪由广东省科技厅资助,是国际首台飞行时间多狭缝微小角中子散射谱仪,兼具常规小角、极化小角和多狭缝微小角模式,配备液体、高温、流变、停-留、磁场、小角/广角X射线等样品环境和实验条件,可同时测量0.3-1000纳米的多尺度范围,获取样品的中子衬度分布、绝对质量、基本形状以及散射体之间相互作用等信息。微小角中子散射谱仪是CSNS第四台出束的合作谱仪,2019年11月开始建设,时逢疫情,微小角中子散射谱仪项目组、中子科学部相关专业组、高能所东莞研究部相关部门团结奉献,协力创新,克服谱仪建设期间疫情的多重影响,攻克激光辅助多狭缝位置调节、陶瓷基体高位置分辨GEM探测器等首创关键技术,保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利实施。首次出束测试获得的小角模式样品处中子飞行时间谱、微小角模式VSANS探测器处中子强度分布等结果表明谱仪光路与设计相符,标志着谱仪多狭缝技术方案有效实现,机械设备研制与安装成功。微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关,例如:生命科学领域信使疫苗结构和作用机理、化学领域高分子基特种纤维加工成型关键技术、材料科学领域量子材料结构和性能关系、能源科学领域电池隔膜形貌调控等。微小角中子散射谱仪也将与CSNS已运行的小角散射谱仪互补,广泛应用于生物、医药、化学、材料、环境、物理等多学科领域研究,为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究平台支撑。
  • 1160万!中国科学院掠广角X射线散射仪、X射线单晶衍射仪和台式X射线吸收精细结构谱仪采购项目
    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
  • 海能旋光仪全面升级广角度测量技术
    海能仪器一贯秉承&ldquo 专注科学仪器事业· 制造高品质仪器&rdquo 这一原则,经过上海海能物理光学开发团队的不懈努力,再次攻克技术难点,在国内运用最新的广角度测量技术,使旋光仪样品测量范围实现了巨大突破,测量角度从± 45° (旋光度)扩大到± 89.99° (旋光度),改写了旋光仪测量样品的局限性,大大提高了测量样品的可选范围,为广角度测量找到了最佳答案!   此次突破性技术将在原产品基础上进行全面整合升级,并应用到海能 P系列全自动旋光仪系列产品中,此项技术将会让更多的用户体验到广角度测量技术的优势,从而提高实验室整体测量水平。海能仪器为感谢、回馈新老用户,增加广角度测量技术的P系列全自动旋光仪系列产品目前已完成全面升级,市场价格保持不变!
  • Teledyne FLIR推出新款80°广角热像仪镜头及端口适配器
    近日,Teledyne FLIR宣布推出一款新的80°超宽视场热像仪镜头,旨在帮助运维经理、工程师和机械技术人员密切检测大范围目标区域内的资产,以进行持续监测、状态监控和早期干预。新款80°镜头兼容FLIR A400/500/700固定式和手持式热像仪、A500f/A700f先进智能传感器相机以及FLIR E76、E86、E96、T530、T540、T560、T840和T865便携式相机系列。对于煤炭和肥料堆监测等固定安装应用,这种超广角镜头可以安装更少的热像仪,同时将所有资产都保持在热像仪的视场中。对于大范围目标检测空间,例如熔炉、水箱、屋顶或墙壁等,这种广角镜头可以帮助检查员在一张图像中捕捉更多场景,以提高效率。对于建筑、制造和发电厂环境等状态监测应用,手持式FLIR热像仪搭配新款80°镜头,使用户可以在视角有限的狭小、受限空间内轻松地进行检测。例如,高压电气柜通常安装红外窗口,这样检查员就可以在不打开面板的情况下快速检查部件,从而将电弧闪光风险降至最低。但红外窗口和电气部件之间的空间通常有限。通过使用新款80°镜头,检查员可以在一张图像中捕获所有组件。此外,有些电气柜配有“端口”型装置。FLIR推出了一种轻松连接80°镜头的端口适配器,从而可以快速、方便地通过第三方端口进行检查。Teledyne FLIR业务发展总监Rob Milner表示:“捕捉更好图像的能力,意味着用户在识别工业设备和建筑围护结构中的热异常时,可以做出更好、更明智的决策。通过在一个场景中捕捉更多数据,检查员可以减少检查、检查后处理和报告所需要的时间。此外,检查员将享有更大的灵活性,可以使用现有热像仪系统进行更多类型的检查。”这款广角镜头还采用了重量轻、紧凑的设计,仅比其它兼容热像仪系列的标准镜头长40毫米。对于手持操作员来说,它可以让检查员在狭小空间内更容易地引导热像仪,因为这些场景中,无法站在更远的位置进行检查。
  • 中国散裂中子源微小角中子散射谱仪通过验收
    2023年7月12日至13日,广东省科技厅在中国散裂中子源园区组织召开了“微小角中子散射谱仪”验收会,程正迪院士担任验收组组长。验收组专家来自华南理工大学、中国科学院长春应用化学所、中国科学院上海高研院、中国原子能科学研究院、香港城市大学等单位。 验收组一致认为:微小角中子散射谱仪具有散射矢量范围宽、实验模式多样、准直长度切换灵活、本底低等优势,在多狭缝光阑精确准直、滚筒高精度定位、GEM探测器等技术上实现了突破。该谱仪是世界首台基于散裂中子源的微小角中子散射谱仪,可广泛服务于生物医药、软物质、合金、陶瓷、磁性及纳米材料等相关领域的研究,具有广阔的应用前景。验收组一致同意该项目通过验收。 微小角中子散射谱仪由广东省科技厅资助,2019年11月开始建设,于2023年1月4日成功出束,经过调试、测试与中子散射实验验证,全面达到了项目验收指标。微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关,为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究支撑平台。
  • 750万!福州大学小角X-射线散射仪采购项目
    一、项目基本情况项目编号:[350001]FJYS[GK]2023039-2项目名称:福州大学小角X-射线散射仪采购项目(三次)采购方式:公开招标预算金额:7,500,000.00元采购包1(小角X-射线散射仪):采购包预算金额:7,500,000.00元采购包最高限价: 7,500,000.00元投标保证金: 75,000.00元采购需求:(包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等)品目号品目编码及品目名称采购标的数量(单位)允许进口简要需求或要求品目预算(元)中小企业划分标准所属行业1-1A02109900-其他仪器仪表小角X-射线散射仪1(套)是主要测试目标如下: (1) 尺寸:粒子尺寸和粒径分布、分子量、孔径尺寸和尺寸分布; (2) 结构:片状结构、洁净度、物相鉴定、取向分析; (3) 形状:粒子或分子形状; (4) 表界面分析:表界面结构、比表面; (5) 动力学测试:温度、湿度、拉伸应力、剪切应力。 2. 性能要求: (1) X射线光源光斑大小在0.15-1.5 mm范围内实时、连续、自动改变,精度:0.001 mm; (2) 样品处最大X射线的通量: ≥ 5.0×108 phs/s; (3) 探测器到样品的最大距离≥1800 mm,到样品的最小距离≤45 mm; (4) 样品固定不动,单个二维探测器可连续、自动采集0.009~48 nm-1的q值范围; (5) 样品自动对中:样品台在垂直于入射光路的X/Z(水平/竖直)方向自动移动行程≥ +/- 50mm(0~100 mm),精度:1μm,样品可精确对中; (6) 利用小角探测器采集直通光束,系统数据采集软件可实时显示当前正在采集过程中的直通光及二维小角图谱,且可实时、自动的转换为一维曲线;7,500,000.00工业本采购包不接受联合体投标合同履行期限:自合同生效之日起至合同约定的合同义务履行完毕二、获取招标文件时间: 2023-10-10 至 2023-10-17 ,(提供期限自本公告发布之日起不得少于5个工作日),每天上午00:00:00至12:00:00,下午12:00:00至23:59:59(北京时间,法定节假日除外)地点:招标文件随同本项目招标公告一并发布;投标人应先在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目下载招标文件(请根据项目所在地,登录对应的(省本级/市级/区县))福建省政府采购网上公开信息系统操作),否则投标将被拒绝。方式:在线获取售价:免费三、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:福州大学地址:福建省福州市福州地区大学新区学园路2号联系方式:0591-228659172.采购代理机构信息(如有)名称:福建优胜招标项目管理集团有限公司地址:福建省福州市鼓楼区洪山镇福三路20号华润万象城(一区)(一期)S2#楼4层01-03、05-12、15-18办公联系方式:0591-876793723.项目联系方式项目联系人:林瑞芳电话:0591-87679372网址: zfcg.czt.fujian.gov.cn开户名:福建优胜招标项目管理集团有限公司
  • 1056万!福州大学小角X-射线散射仪等采购项目
    一、项目基本情况1.项目编号:[350001]FJYS[GK]2023039项目名称:福州大学小角X-射线散射仪采购项目采购方式:公开招标预算金额:7,500,000.00元采购包1(小角X-射线散射仪):采购包预算金额:7,500,000.00元采购包最高限价: 7,500,000.00元投标保证金: 75,000.00元采购需求:(包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等)品目号品目编码及品目名称采购标的数量(单位)允许进口简要需求或要求品目预算(元)中小企业划分标准所属行业1-1A02109900-其他仪器仪表小角X-射线散射仪1(套)是主要测试目标如下: (1) 尺寸:粒子尺寸和粒径分布、分子量、孔径尺寸和尺寸分布; (2) 结构:片状结构、洁净度、物相鉴定、取向分析; (3) 形状:粒子或分子形状; (4) 表界面分析:表界面结构、比表面; (5) 动力学测试:温度、湿度、拉伸应力、剪切应力。 2. 性能要求: (1) X射线光源光斑大小在0.15-1.5 mm范围内实时、连续、自动改变,精度:0.001 mm; (2) 样品处最大X射线的通量: ≥ 5.0×108 phs/s; (3) 探测器到样品的最大距离≥1800 mm,到样品的最小距离≤45 mm; (4) 样品固定不动,单个二维探测器可连续、自动采集0.009~48 nm-1的q值范围; (5) 样品自动对中:样品台在垂直于入射光路的X/Z(水平/竖直)方向自动移动行程≥ +/- 50mm(0~100 mm),精度:1μm,样品可精确对中; (6) 利用小角探测器采集直通光束,系统数据采集软件可实时显示当前正在采集过程中的直通光及二维小角图谱,且可实时、自动的转换为一维曲线;7,500,000.00工业本采购包不接受联合体投标合同履行期限:自合同生效之日起至合同约定的合同义务履行完毕2.项目编号:[350001]RWZB[GK]2023054项目名称:福州大学圆偏振荧光光谱仪采购项目采购方式:公开招标预算金额:3,060,000.00元采购包1(福州大学圆偏振荧光光谱仪采购项目):采购包预算金额:3,060,000.00元采购包最高限价: 3,060,000.00元投标保证金: 30,600.00元采购需求:(包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等)品目号品目编码及品目名称采购标的数量(单位)允许进口简要需求或要求品目预算(元)中小企业划分标准所属行业1-1A02109900-其他仪器仪表圆偏振荧光光谱仪1(套)是详见招标文件3,060,000.00工业本采购包不接受联合体投标合同履行期限:自合同生效之日起至合同约定的合同义务履行完毕。二、获取招标文件时间: 2023-08-16 至 2023-08-23 ,(提供期限自本公告发布之日起不得少于5个工作日),每天上午00:00:00至12:00:00,下午12:00:00至23:59:59(北京时间,法定节假日除外)地点:招标文件随同本项目招标公告一并发布;投标人应先在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目下载招标文件(请根据项目所在地,登录对应的(省本级/市级/区县))福建省政府采购网上公开信息系统操作),否则投标将被拒绝。方式:在线获取售价:免费三、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:福州大学地址:福建省福州市福州大学城乌龙江北大道2号联系方式:0591-228659172.采购代理机构信息(如有)名称:福建优胜招标项目管理集团有限公司地址:福州市鼓楼区 洪山镇福三路20号华润万象城(一区)(一期)S2#楼4层01-03、05-12、15-18办公联系方式:0591-876793723.项目联系方式项目联系人:林瑞芳电话:0591-87679372网址: zfcg.czt.fujian.gov.cn开户名:福建优胜招标项目管理集团有限公司
  • 市场监管总局批准启用激光小角度副基准装置
    近日,市场监管总局批准启用由北京航天计量测试技术研究所和中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所分别研制建立的两项“激光小角度副基准装置”。 激光小角度副基准装置是国家平面角基准的重要组成之一,可复现和保存平面角单位,并作为激光小角度基准装置的备份,可为激光小角度测量仪、自准直仪、光学角规等小角度器件进行量值传递,满足航空航天用激光陀螺、精密机床用高精密导轨、芯片制造用光刻机等高精尖领域的小角度量值计量需求,对航空航天、高端装备制造、精密光学器件、集成电路等领域高质量发展发挥基础性作用。 北京航天计量测试技术研究所建立的激光小角度基准装置突破了400mm超精密殷钢正弦臂、大口径空心角隅棱镜研制瓶颈,以及双频激光干涉差动测角等关键技术,实现了0.001"超高精度角度测量分辨力,相当于地球上的观察者能够看清400公里外空间站上宇航员手中的铅笔芯。中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所建立的激光小角度副基准装置实现了超高分辨力小角度量值复现,具有微小角度的测量能力,其分辨力近似一个圆周的1亿3千万分之一对应的角度量值,准确度可以达到0.03″,相当于一根100公里长的圆棒,一端抬高15毫米对应的角度量值。 当前,我国测量仪器产业正在高速向国际领先水平发展,激光小角度副基准装置的建立有助于解决当前面临的大量小角度精密测量和准确度评价问题,将为我国小角度测量技术的发展提供有力的计量支撑,并推动高精度大范围自准直仪、激光小角度测量仪等高端测量仪器加速实现国产化。
  • X射线小角散射专业技术委员会正筹备成立
    仪器信息网讯 2013年8月23日,由多位业内专家发起的,中国晶体学会X射线小角散射专业技术委员会筹备会议在北京钢铁研究总院召开,多位X射线小角散射领域的知名专家出席了会议,仪器信息网作为特邀媒体参加了会议。 钢铁研究总院粉末冶金研究室高级工程师郑毅   对于成立X射线小角散射专业技术委员会的初衷,郑毅高工说到:&ldquo 尽管国内很多单位都配备了X射线小角散射仪器,也有很多专家在用这种昂贵的仪器做科学研究,但我国却没有一家专注于X射线小角散射仪器开发的权威机构,学术交流也不活跃,因此我们希望通过筹建X射线小角散射专业技术委员会,给从事该技术研究开发的科学人员提供一个学术交流的平台。&rdquo 莫志深研究员、高忠民研究员、刘咏松教授 袁光萃研究员、刘立新教授、包耀宗教授   中科院长春应化所莫志深研究员表示:&ldquo X射线小角散射仪器调试繁琐,很多单位因调试问题导致新仪器废置,又没有学术交流与经验共享的平台,因此筹建X射线小角散射专业技术委员会是件好事情。&rdquo   吉林大学材料科学与工程学院高忠明研究员说到:&ldquo 曾经很多人建议成立X射线小角散射委员会,但都没有成行,希望这次的筹备会议能够真正地将这个平台建立起来。&rdquo   中科院化学所袁光萃研究员表示:&ldquo 现在国内能买得起好仪器的单位很多,但用的好的单位却不多。因此从人才角度出发,我很支持成立X射线小角散射专业技术委员会。&rdquo   其他与会专家也纷纷表示支持成立X射线小角散射专业技术委员会。   最终经过会议讨论,与会专家达成一致的几点意见:   一、与会专家及部分未与会的专家均支持成立X射线小角散射专业技术委员会,建议钢研院继续落实学会成立的各项工作   二、成立X射线小角散射专业技术委员会的目的是促进该技术在行业的应用和发展,应广纳人才,并为相关的专家与技术人员提供交流平台   三、由钢研院主持,适时组织召开学术交流会,邀请使用X射线小角散射仪器的专家学者、企业参会,该进仪器的测试精度,提升仪器的使用范围,扩展仪器的应用领域。 X射线小角散射专业技术委员会筹备会议   另据了解,郑毅高工研制国产X射线小角散射测试仪的目的就是基于钢研院几十年的纳米颗粒粒度分布测试经验,将仪器实用化和市场化,以学术交流为平台扩展仪器的应用领域。对此郑毅高工介绍到:&ldquo 大约在两年前,钢铁研究总院开始了国产X射线小角散射测试仪研制工作,研究目的主要是用于纳米颗粒粒度分析。目前我们已研制出国产X射线小角散射测试仪首款原型机,正在最后的安装调试中,还有很多细节设计需要做修改。借此机会,也希望各位与会专家给我们仪器的研发工作提出宝贵意见与建议。&rdquo   莫志深研究员指出:&ldquo 高科技产品得面对市场,只有研制应用面广的仪器才会有市场,X射线小角散射测试仪就是一种应用面广的仪器,可用在金属、水泥、高分子等领域,只是仪器测得的数据有限,无非是粒度分布、孔洞等。&rdquo   安泰科技股份有限公司刘立新教授表示:&ldquo 对于仪器研制,我的建议就是广纳人才,不要只限于中科院院士、知名学者教授,更要积极寻找各行各业使用X射线小角散射仪器发表过文章的一线人员,从应用角度商讨仪器的开发方法。&rdquo   浙江理工大学理学院刘咏松教授谈到:&ldquo 学术机构关注的是精度,生产企业则要求简单、易操作,因此仪器进入市场需要有明确的定位。&rdquo   钢铁研究总院包耀宗教授表示:&ldquo 科研与经济&lsquo 两手抓&rsquo 是对的,但仪器研制是个严谨的工作,只有把仪器研制工作做精细,才能打开市场。&rdquo   会议结束后,郑毅高工带领各位与会专家参观了其研制的国产X射线小角散射测试仪,听取专家的改进意见,并对专家的提问与疑惑进行了解答。 与会专家参观X射线小角散射测试仪样机   2013年8月24日,2013年第一期钢研院举办的X射线小角散射仪器学术交流会在北京钢铁研究总院举办,20余位业内专家学者、厂商代表参加了会议。 X射线小角散射仪器学术交流会现场   会上,郑毅高工先介绍了X射线小角度散射的流派,又介绍了钢研几十年的研究基础,以及起草国家标准和国际标准的情况。目前,可用于测量纳米颗粒粒度分布的测试仪器还包括电镜、BET比表面仪与纳米粒度仪。与上述3种仪器相比,X射线小角散射方法的技术优势分别有哪些?郑毅高工说:&ldquo 与电镜相比,X射线小角散射法制样简单,样品测量种类多样,数据的统计代表性优良 而BET比表面测试的方法统计性很好,但是无法给出纳米粒度分布的测试结果 激光法测试的纳米粒度仪器需要对样品进行很好的分散,否则测量结果为颗粒团聚体的粒度分布 而X射线小角散射仪测定结果为一次颗粒的粒度分布,即使纳米颗粒不能很好的分散,测试结果受颗粒团聚效应有影响,但是影响不大。&rdquo 帕纳科公司吴彦  北京优纳特公司张晓   交流会中,帕纳科X射线分析仪器公司吴彦经理介绍到X' Pert Powder X射线衍射仪能精确地对金属和非金属样品进行物相检索分析、物相定量分析、薄膜分析等,适用于冶金、石化、科研、航空航天、材料等领域,并且也能依据相关国家标准及ISO标准该设备也可以应用于纳米颗粒粒度分布的测试工作。同时,北京优纳特科技有限公司张晓为与会人员介绍了法国Xenocs公司Xeuss型的技术优势与应用领域,向与会人员展示了世界最先进的实验室用X射线小角散射仪。(编辑:刘玉兰)
  • 2017国际小角X-射线散射学术前沿会议(庆祝安东帕推出世界首台商品化小角X-射线散射仪60周年)
    1957年,安东帕公司作为一个机械加工厂,构建了世界上首台商业化的小角X-射线散射分析仪—Kratky Kamera。此后,安东帕生产的数百台SAXS仪器被销往、安装并运行在全球各地的研究实验室中。截至2017年,安东帕小角X-射线散射仪已经有60周年,这60年里安东帕为了满足科学家的需求,不断积累经验与创新技术,先后推出了KKK SAXS Camera、SAXSess、SAXSpace、SAXSpoint和SAXSpoint 2.0等一系列的开拓性实验室SAXS仪器,为各种实验想法的实现提供了最佳方案。客户的支持和信任是我们的动力,而满足客户的需求是我们永恒的目标。为感恩和回馈客户,安东帕总部于2017年9月26-27日在奥地利格拉茨特别举办以“SAXS eXcites”为主题,“Curious minds are the engine of innovation in X-ray scattering富有求知欲者是X-射线散射的创新引擎”为口号的“国际小角X-射线散射学术研讨会 2017”60周年庆祝活动。 研讨会将汇集全球公认的尖端科学家、青年科学家和互补领域的与会者,以“洞察小角X-射线散射多样性及其各种应用”为中心,旨在反映最新发展趋势,提供一个交流和思想碰撞的平台。您将有机会拓宽国际视野,接触到相关领域的各位科学家:Otto Glatter (Graz University of Technology, Austria) “From Dilute Solutions to Hierarchically Organized Dense Systems - Application of Scattering Methods in Soft Matter Science” “从稀溶液到分级组织高浓体系-散射方法在软物质科学中的应用”Dmitri Svergun (EMBL, Germany) “Small angle X-ray scattering on biomacromolecular solutions: current progress and perspectives” “小角X-射线散射对生物大分子的解决方案:当前进展与展望”Jill Trewhella (The University of Sydney, Australia) “Small-Angle X-ray Scattering: an Effective Probe of Biomolecular Structure to Understanding Function” “小角X-射线:研究生物分子结构功能得有效手段”Mitsuhiro Shibayama (The University of Tokyo, Japan) “Probe-SAXS and Deformation Studies on Nano-composite gels with 2D-Pair Distribution Function Analysis” “SAXS检测和2D-对分布函数分析对纳米复合凝胶的形变研究”Andreas Thünemann (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Germany) “SAXS for the determination of the size distribution of nanoparticles: Application in catalysis” “SAXS测定纳米颗粒的粒径分布:催化方面应用”Detlef Smilgies (Cornell High Energy Synchrotron Source, Cornell School of Chemical and Biomolecular Engineering, USA) “In-situ Real-time Studies of Soft Materials Using GISAXS and GIWAXS” “使用GISAXS和GIWAXS对软质材料的原位实时研究”Michal Hammel (Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory, USA) “X-ray solution scattering (SAXS) combined with crystallography and computation: defining accurate macromolecular structures, conformations and assemblies in solution” “SAXS结合晶体学与计算来准确测定溶液中的大分子结构、构象和组装”Georg Pabst (University of Graz, Austria) “Structure and Interactions of Complex Biomembrane Mimetics” “复合生物膜类似物的结构和相互作用”诚邀各位科学家、教授、SAXS爱好者参加 ”SAXS eXcits”,国际小角X-射线散射学术研讨会 2017,让我们一起塑造SAXS的未来。更多信息和注册请关注:www.anton-paar.com/tu-graz/saxs-excites
  • 超小角X射线散射仪丨让微粒测量不是问题
    近几十年来最伟大的技术成就离不开纳米材料。它们为医学、可再生能源、化妆品、建筑材料、电子设备等领域的突破性改进奠定了基础。纳米材料具有形成新材料的潜力,因此人们对它们的性能和相互作用有很大的研究兴趣。各种纳米结构材料在现代材料中起着至关重要的作用。然而,这种体系通常与较大的结构共存,仅分析纳米级或微米级并不能完全表征样品。小角X射线散射 (SAXS)是表征纳米结构材料的标准方法之一,因为其广泛的适用性和原位测试的可能性。“经典”小角散射被限制在大约300 nm的最大尺寸范围内,当涉及到大尺寸范围的体系时,限制了SAXS的使用。USAXS (ultra-small angle X-ray scattering) 可以通过测量极小的散射角,将X射线散射实验的可探测尺度范围扩展到微米范围。通过这种方式,可以在单个装置中测量微米和纳米尺度,使得SAXS成为纳米颗粒分析中最通用的表征方法之一。本文我们展示了USAXS测量二氧化硅微球,作为该方法概念的证明。使用Anton Paar SAXSpoint 5.0小角X射线散射仪配备了可选的USAXS模块。安装这个USAXS模块后,X射线散射实验的最小q值 (qmin) 可达0.0012 nm-1(0.00012 Å)。这对应的实空间颗粒尺寸可达2.6 µm。SAXSpoint 5.0这种扩展的超小q范围可通过使用所谓的Bonse-Hart设置来实现,其中两块对齐和精确切割出Si 220通道切割组件。在测量中,主通道切口(位于样品前)用于进一步准直光束并进一步减小光束发散。次级CC用作分析晶体,以极小的角度增量扫描散射光子,以记录USAXS曲线。图 1: 安装在SAXSpoint 5.0系统内的 Anton Paar USAXS 模块在实验中,通道切割组件可以移入和移出光束。这允许测量大q范围内连续散射曲线(高达四十多),涵盖USAXS、SAXS和WAXS区域。SAXSpoint的USAXS模块是集成到SAXSdrive数据采集软件中并可实现自动测量实验为了证明Anton Paar USAXS模块的潜力,购买了一种经验证直径为 (1.53 ± 0.02) µm颗粒的水溶液。对该实验,系统配备了Primux 100 Cu Kα( λ = 0.154 nm)的微焦斑X射线管,Anton Paar USAXS 模块,和Dectris的EIGER2R 1M探测器。USAXS数据是在透射模式下采集q范围从0.0012 nm-1到0.04 nm-1。 为了防止测量过程中出现沉淀Primux 100 Cu Kα( λ = 0.154 nm),测量是在连续流动的情况下进行的,同时不断搅拌储液罐中的溶液。图 2: USAXS测量数据和1.53 µm特定直径的二氧化硅颗粒分散体的拟合数据。使用简单的IFT(反傅里叶变换)拟合来分析数据。图2显示了IFT拟合曲线与数据点。可以看出,拟合完美的与测量数据吻合。图 3: 拟合的 p(r) 曲线。根据对称的 p(r) 曲线,计算出球的直径为1.515 µm。图3显示通过拟合得到的相应的对距离分布函数(PDDF或p(r)),用于拟合的最大尺寸为1600 nm。PDDF的对称形状证实了是球形颗粒 ,通过p(r) 计算均匀球体的直径,得出Dmax 为1.515 µm。这与标称粒径1.530 µm 完全一致。由于不需要多分散性来模拟数据,因此也就证明了样品的单分散性。结论这个研究可以证明,在带有微焦斑X射线管的SAXSpoint 5.0 系统上,qmin 为0.0012 nm-1 的超小角X射线散射是可行的。这使得USAXS也可以在实验室使用,减少了对同步加速器线站实验的需求。成功测量和评估了标称直径为1.53 µm的SiO2球体的数据。散射数据的评估结果是颗粒直径为1.515 µm,与标称粒径非常一致。此外,还证明了样品的单分散性。安东帕中国总部销售热线:+86 4008202259售后热线:+86 4008203230官网:www.anton-paar.cn在线商城:shop.anton-paar.cn
  • 130万!西南大学小角X射线衍射仪采购项目
    项目编号:AZF202200023项目名称:小角X射线衍射仪采购方式:竞争性磋商预算金额:130.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):130.0000000 万元(人民币)采购需求:详见详见竞争性磋商文件合同履行期限:详见竞争性磋商文件本项目( 不接受 )联合体投标。竞争性磋商文件——小角X射线衍射仪(定稿).doc
  • 199万!四川大学小角X-射线散射仪采购项目
    项目编号:CDSCQXZB-2022-0111S项目名称:四川大学小角X-射线散射仪采购项目预算金额:199.0000000 万元(人民币)采购需求:1.采购项目名称:四川大学小角X-射线散射仪采购项目;2.数量、简要技术需求或服务要求等:具体详见招标文件第六章。合同履行期限:1.国产产品:政府采购合同签订生效后90天内完成交货、安装调试,并达到验收标准;2.进口产品:政府采购合同签订生效后180天内完成交货、安装调试,并达到验收标准。本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 高分子材料与小角X射线散射研讨会成功举行
    日前,高分子材料与小角X射线散射研讨会在长春成功举行。来自全国多个知名高校、科研机构的数十位科研人员与研究生们齐聚中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室,展开了热烈的交流与讨论。   高分子物理与化学国家重点实验室主任韩艳春研究员在开幕式上致辞。她表示,感谢各位老师和同学前来参加此次研讨会,希望大家能够充分利用此次机会,增进相互了解,交流学术思想,碰撞科研火花。高分子物理与化学国家重点实验室门永锋研究员主持了会议。   研 讨会上,来自南京大学的胡文兵教授、中国科技大学的李良彬教授、青岛科技大学的张建明教授、上海光源的王劼教授等分别做了特邀高分子科学系列讲座学术报 告。研讨会还特别设立了博士生论坛,来自中国科技大学、复旦大学、南京大学、青岛科技大学、宁波大学、国家纳米中心的多位博士研究生、青年学者展示了各自 的最新研究成果,分享了科研心得。另外,研讨会还设立了自由发言、专题讨论、墙报展示等环节。各位与会人员纷纷表示,此次研讨会氛围轻松、形式活泼,是一 个良好的沟通与交流的平台。   自2013年起,高分子材料与小角X射线散射研讨会已成功举办2届。此次会议由高分子物理与化学国家重点实验室主办,并得到了法国Xenocs公司的大力支持。
  • 高分子表征技术专题——小角中子散射技术及其在大分子结构表征中的应用
    2021年,《高分子学报》邀请了国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后,也将上线同名专题并转载专题文章,帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此,向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。更多专题内容详见:高分子表征技术专题高分子表征技术专题前言孔子曰:“工欲善其事,必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作,掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中,都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导!随着科学技术的高速发展,传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前,中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位,但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此,《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授,组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述,邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面,旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持,借此机会特表感谢!从2021年第3期开始,以上文章将陆续在《高分子学报》发表,并在网站上发布虚拟专辑,以方便大家浏览阅读. 期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石,支撑年轻高分子学者的茁壮成长!也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来.高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步,为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际,让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意!小角中子散射技术及其在大分子结构表征中的应用The Basic Principle of Small Angle Neutron Scattering and Its Application in Macromolecules作者:左太森,马长利,韩泽华,李雨晴,李明涛,程贺作者机构:中国科学院高能物理研究所 中国散裂中子源 2.散裂中子源科学中心,东莞,523803 中国科学院大学,北京,100049作者简介:程贺,男,1978年生. 中国科学院高能物理研究所东莞研究部研究员. 1996年考取中国科学技术大学,2006年在吴奇教授课题组获得博士学位. 随后赴中国科学院化学研究所韩志超研究员课题组工作,建设我国第一台SANS(2012年国家验收). 2014年加入中国散裂中子源,中国科学院高能物理研究所东莞研究部,现正在主持建设世界上第二台基于散裂中子源的VSANS. 致力于使用和发展散射方法,研究软物质多相多尺度结构和动态学行为.摘要小角中子散射(SANS)是一种表征从纳米到微米尺寸物质特征结构的有力工具,配合中子的强穿透性和同位素辨识等特性,在软物质大分子结构表征方面发挥着独特的作用. 随着中国散裂中子源(CSNS)在2018年正式对外接受机时申请,国内SANS用户群逐年扩大. 本文首先简要介绍小角中子散射技术的基本原理、谱仪结构和实验技巧,然后紧扣小角谱仪的特点和方法学方面的最新进展,介绍小角中子散射在高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料、生物大分子等研究领域的结构表征方面的典型应用. 小角中子散射和其他表征手段,如小角X射线散射(SAXS)相互紧密配合和补充,成为连接大分子内部多相多尺度的微观结构和宏观性的桥梁.AbstractSmall angle neutron scattering (SANS) is a powerful tool to characterize multi-scale structures in macromolecules. Deep penetration and H/D isotope labeling make it a unique scattering method. To make it more familiar to the users, basic principle of SANS, instrumentation and experimental skills were firstly demonstrated. Then typical applications in the fields of polymer solution, polymer blends, nanocomposites, crystallization, gels, porous materials and biomacromolecules were introduced. As for the data analysis of complex systems, such as biomacromolecules, in addition to the traditional data analysis methods, advanced methods such as the ab initial analysis and Reverse Monte-Carlo (RMC) simulations provide more detailed information. Combine with small angle X-ray scattering (SAXS), static light scattering (SLS), electron microscope (EM)et al., SANS enables us to solve the structure and interaction of more complicated systems such as interaction of biomacromolecues and solvation of polymers in mixed solutions. As the China Spallation Neutron Source (CSNS) was officially opened to the users around the world in 2018 and SANS instruments equipped with various sample environments are being built, more opportunities are opened to the SANS communities domestically and abroad.关键词小角中子散射  大分子  多相多尺度  结构表征  中国散裂中子源KeywordsSmall angle neutron scattering  Macromolecules  Multi-scale and multi-phase  Structure characterization  China spallation neutron source 小角散射,通常包括小角光散射(SLS)、小角X射线散射(SAXS)和小角中子散射(SANS),都是表征物质纳米到微米的多尺度特征结构的有力手段[1,2]. 它们的基本原理[3]和数据处理分析方法[4]十分类似,三者可以互补和互相验证. 3种散射方法有两点主要不同之处:一是光源与样品的作用机理不同,所以使用不同散射方法时样品的衬度不同;二是波长不同,所以研究的特征尺度范围不同. 首先,衬度直接决定了散射实验的可行性. 光散射衬度来自样品的微分折光指数;X射线与核外电子相互作用,衬度来自于电子云密度,所以原子序数高的元素衬度高;对于中子,由于中子直接作用于原子核,与核的性质有关而与原子序数无关,反而同一元素的各种同位素的中子衬度有很大不同. 小角中子散射的衬度等于样品与分散剂的相干散射长度密度之差,这里的相干散射长度密度(ρcoh,单位:Å-2)是散射体中所有的元素或同位素的相干散射长度(bcoh, 单位:Fermi,1 Fermi = 10-15 m)的加权平均与散射体的摩尔体积之比;同位素的散射截面相当于原子核与中子相互作用被散射的概率( σσ,单位barn, 1 barn = 10-24 cm 2),正比于散射长度的平方. 中子与原子核相互作用,除了被散射外,还会有一定的概率被吸收. 常见天然元素和同位素对于1.8 Å中子的相干散射长度、相干和非相干散射截面以及吸收截面的数据如表1所示[5]. 设计SANS实验的第一步需要估算样品的中子衬度和透光率,前者决定了SANS实验的可行性,后者决定了数据分析的可行性. 根据表1,已知大分子体系的元素、同位素组成和密度,可以计算中子衬度,溶液体系衬度为溶质和溶剂的中子相干散射长度密度差,二元共混体系衬度为二元组分大分子的中子相干散射长度密度差. 衬度低的样品无法进行SANS实验(比如一般的非晶碳氢化合物样品,化学组成一般为CH2,根据表1,bc+2bH≈0bc+2bH≈0,在不进行氘代的情况下无法进行SANS实验);而样品对中子的透过率可以通过式(1)所示的朗伯-比尔定律计算.其中:d为样品厚度.nini为样品中第ii种元素的原子比例,pij、σij(λ)σij(λ)和ρijρij分别为第i种元素的第j种同位素的丰度、全截面和数密度. 其中全截面包含相干、非相干和吸收截面,同位素截面相关数据可以参考ENDF数据库[6]. 传统的散射基本理论是建立在单次散射的基础上的,如果样品太厚,透光率较低,可能在实验中引入多次散射,造成数据无法用常规分析方法解析,所以一般的SANS实验要求 Ttrans85%,如果是溶液样品,尽量采用氘代溶剂.Table 1Coherent scattering length and coherent, incoherent and adsorption scattering cross section of common elements in macromolecules and commonly used isotopes in SANS experiments[5].一些吸收截面非常大的天然元素或者同位素通常用于中子吸收材料,如表1中的B-10,在实验样品中要尽量避免这类对热中子具有强吸收的同位素,除B-10外,还有Cd-113、Gd-155、Gd-157、Sm-149、Eu-151等同位素.对于结构表征的各类技术,能够覆盖的尺寸范围很大程度上决定了这一技术的应用范围. 用于光散射的激光波长在可见光范围,所以小角激光光散射观察尺度在微米的数量级,而静态激光散射的观察尺度在20~300 nm;由于X射线和中子的波长在埃的数量级,所以常规的SAXS和SANS可以测量1~300 nm的特征尺度.表2总结了3种小角散射方法的一些基本特征,可以看到每种方法都有其特点和不足. 小角光散射波长较长,需要样品透明并且容易受到灰尘的影响;小角X射线散射的优势是亮度非常高,特别是同步辐射X射线小角,缺点是穿透能力一般,容易被吸收(当然共振散射赋予了它另外的特点);小角中子散射的特点是穿透能力强,可以加载各类样品环境,同时还能够识别同位素,可以得到样品的绝对散射强度,缺点是中子源亮度太低. 所以实际使用中,用户需要依据自身样品的特点和需要观察的特征尺度范围,选择合适的散射手段,互相验证和补充.Table 2Comparison between SLS, SAXS and SANS.随着小角中子散射方法的应用越来越广泛,谱仪和方法学上出现了2种趋势,一方面通过中子束的聚焦或准直向更小散射矢量方向扩展1~2个量级,研究特征尺度更大的体系,典型的就是发展微小角(VSANS)[7]甚至超小角(USANS)中子散射谱仪[8];另一方面利用波长更短的中子的散射将散射矢量扩展到50 Å-1以上,研究无序体系在原子尺度上的结构,即所谓的无序大分子中子全散射方法[9]. 谱仪技术发展的驱动力在于实现通过一次散射实验来表征样品从原子到分子,再到组装体,甚至相区的多相多尺度结构的梦想. 虽然这些谱仪的设计思路和物理结构千差万别,但是它们的基本散射原理完全相同. 下文将着重介绍SANS谱仪.1小角中子散射谱仪、基本原理、实验技术和方法小角中子散射谱仪通常分为两类,一类是基于反应堆的固定波长小角谱仪[10],国内有绵阳研究堆的狻猊谱仪和中国先进研究堆的小角中子散射谱仪;另一类是基于强流脉冲中子源的飞行时间小角谱仪[11],国内有CSNS的小角中子散射谱仪. 固定波长小角谱仪,利用速度选择器将中子单色化后进行散射实验;而飞行时间小角谱仪则采用白光中子进行散射实验,利用脉冲中子从中子源运动到探测器的飞行时间标定中子波长. 两类SANS的基本原理完全一样,准直系统通常为如图1所示的小孔几何,源光阑和样品光阑用于中子准直,1个或者多个探测器接收散射中子[7].Fig. 1(a) Schematic diagram of the SANS instrument (b) The relationship between the characteristic length scaled and the scattering vector q⇀q⃑ (Bragg's Law). 运动的中子从量子力学的观点可以看成一种物质波,其波长λ = h/(mnv)(其中h为普朗克常数,mn为中子质量,v为中子速度),入射中子的波矢量记作k⇀i,其绝对值为2π/λ,中子被样品散射后,散射波矢量记作k⇀s,如果是弹性散射,中子波长不变,其绝对值仍为2π/λ.散射前后,入射波矢量和散射波矢量的差值k⇀s−k⇀i定义为散射矢量q⇀.图1是CSNS的VSANS谱仪在小角模式下的示意简图. 根据如图 1所示的几何关系和矢量加减规则得到布拉格公式:其中θ为散射角. 如果样品的特征长度为d,根据如图1几何关系和布拉格方程,两束被样品散射的中子的波程差为2dsin(θ/2),当波程差等于波长λ的整数倍时,散射中子相干增强,即:当n取1时,由公式(4)可知,正空间的样品特征长度与散射矢量q是倒易关系,即1/q是正空间的尺子,在计划实验时,需要对样品的特征尺寸范围有一个预判. 根据香农采样定理[12]:如果谱仪q范围为0.001~0.3 Å-1,其可表征的样品特征尺寸范围为300~1 nm. 如果能将中子聚焦,或者放弃一个方向的分辨率,将最小q向低q方向推进1~2个量级,从而能够表征的样品的特征尺度将增加1~2个量级. 我们将这类谱仪称为微小角中子散射谱仪(qmin=10-4 Å -1)[7]和超小角中子散射谱仪(qmin=10-5 Å -1)[13].考察一个由N个大分子链组成的链间有相互作用的体系,假设每根链聚合度为n,并粗粒化单体作为基本的散射单元. 为了方便表示,如图2所示,考察体系中的链α和链β. 链α和链β的质心距离坐标原点分别为Rα和Rβ,链α和第i个单体距离链α的质心为Sαi,链β的第j个单体距离链β的质心为Sβj,链α和链β之间的距离为Rαβ,i,j距离原点分别为rαi和rβj. 根据散射基本原理,中子入射到单个单体后形成球面波,其散射振幅:Fig. 2Schematic draw of the polymer chain and the vectors between atoms and polymers.一条链的散射振幅:考虑大分子与周围介质的散射长度密度差为Δρ,大分子单体的体积为υ,体系总体积为V.α和β遍历体系中的每一根链,i,j遍历链的每一个单体,得到体系的宏观散射截面可表示为公式(8).公式(8)右边第2项可以近似为倒易2根链的质心相互作用的相干散射得到公式(9).根据如图2所示的几何关系,代入(9)得到:其中F(q)为形状因子的散射振幅,定义单粒子的形状因子P(q),注意,这里的i,j位于同一个散射体或者同一条链上.散射体可近似视为连续介质,P(q)可改写为:其中,Vpart为散射体的体积,ρpart(r)为散射体内部的密度空间分布.定义散射体之间的结构因子SI(q),式(11)适用于所有散射体系对于密度分布均匀的散射体,∣∣F(q)2∣∣=|F(q)|2,而这里的dΣ(q)dΩ是散射矢量为q时的绝对散射强度(单位为cm-1). 小角中子散射实验中,经过样品散射进入立体角为ΔΩ的探测器的中子计数Is(q)(单位为count/s)与q的关系为:其中T(λ)为样品透过率,d为样品厚度,定义入射中子强度I0(λ):Φ(λ)为入射中子波长分布,ε(λ)为探测器效率,A为样品光阑面积,t为数据采集时间.所以对于典型的小角散射实验,如果实验的q值范围已经覆盖了样品的多相多尺度结构,通过一次SANS实验,可以得到Δρ(衬度),n(分子量),P(q) (基本形状)和SI(q) (相互作用),但需要注意的是SANS用了一个粗粒化的模型,所能观察的最小尺度是π/qmax,一般不小于1 nm.2小角中子散射实验一个完整的小角中子散射实验过程包括(1)计划实验:根据科学目标准备合适大小和数量的样品;(2)确定实验方案,并采集小角中子散射数据;(3)对散射数据进行处理和分析.2.1样品准备和要求在样品准备阶段需要注意几个问题,第一,衬度:样品中散射体与周围介质的散射长度密度的差异是否足够. 一般而言,如果衬度Δρ≥1×10-6 Å -2就完全没有问题,否则就需要与谱仪科学家进行沟通,依据谱仪本身的信噪比进行调整. 如果衬度不够就可能需要对溶剂或者散射体进行氘代. 第二,样品的特征尺寸是否在谱仪的测量范围内,通常谱仪的测量范围在π/qmax到π/qmin内;第三,做一些前置实验,如小角X射线散射、电镜等确定合成的样品状态是否由于聚集、结晶等过程的发生而改变. 此外,还需要注意样品的使用量和样品厚度. 根据样品内散射体的尺寸和与周围介质之间的衬度,样品量从300~1500 mg不等,样品厚度根据散射强度选择,通常为1和2 mm. 对于强散射样品,如果样品太厚会产生多重散射;对于溶液样品需要注意样品的结构与浓度有关,稀、亚浓和浓溶液结构会随着样品间相互作用而改变,为区分‍P(q)和‍SI(q)对‍I(q)的影响,除硬球体系之外,一般需要在稀溶液中先确定样品P(q),这时也许需要在0.1 wt%~5 wt%之间做多个样品,从而外推到无限稀溶液的情况.2.2实验数据处理实验数据处理是通过对原始实验数据进行一系列的物理校准和校正,最终得到与实验仪器和样品厚度等无关的,体现样品本质特征的绝对散射强度(dΣ(q)dΩ,cm-1)随着散射矢量(q,Å-1)变化的信息. 一个完整的实验通常包括5组数据的采集:空样品池透过率数据Tc(λ)、空样品池散射数据Iexpcb(q)、样品加样品池透过率数据Tsc(λ)、样品加样品池散射数据Iexpscb(q)、空背底测量Ibackground(下标s表示样品,下标c表示样品池,下标b表示背底). 小角中子散射实验中,散射信号Iexpscb(q)有以下来源:样品、样品池和各种背底(如天然背底、空气散射和电子学噪声等).各种散射信号之间的关系可以用式(1)和式(2)表示,其中I0(λ)代表零散射角度的散射强度. 扣除样品池的散射和其他各种背底,最终计算得到dΣ(q)dΩ. 式(1)和式(2)只是简化和近似,真实SANS数据处理还需要考虑探测器效率、死时间和入射中子波长分布等因素[14].2.3实验数据分析SANS数据分析方法多种多样. 一般来说,可分为不依赖于模型的分析方法和依赖于模型的分析方法. 不依赖于模型的分析方法植根于数学,是数据分析的起点. 具体来说,包括吉尼尔(Guiner)、Porod、Kratky等分析方法. Guiner分析方法是样品的散射强度的自然对数对散射矢量的平方作图,即1n(I(q))对q2作图,在qRgPorod分析方法是主要用于分析散射体尺寸的局部结构信息,要求qRg1. Porod作图即是将散射强度对散射矢量作图,即1g(I(q))对lgq作图,其斜率即为散射体的Porod因子n. 高q的散射数据通常可表示为或者对于长棒形散射体,n=1;对于二维光滑散射体,n=2;如果三维散射体拥有光滑表面,n=4; 否则,n为3~4之间. 对于大分子链,Porod因子与排斥体积参数ν有关,即n=1/v,对于稀溶液中的有排斥体积高斯链n=5/3(或者1/0.588),对于稀溶液中没有排斥体积的高斯链n=2,对于完全蹋缩的大分子链n=3.n为2~3之间可能是枝状大分子或者是形成网络结构.图3为半径为R=50 nm的硬球的散射模型,可以用贝塞尔方程拟合. 对曲线低q区域(qRg≤1)进行Guinier拟合,如图3中的小插图所示,得到均方旋转半径为38.94 nm,与理论值500 × (3/5)0.5 = 38.73 nm相符. 需要注意的是在得到 Rg之后需要进行一次验证,验证拟合区间确实满足qRg≤1.Fig. 3Guinier and Porod fit of the form factor of the hard sphere with a radius of 50 nm.对高q区域(qRg1)进行Porod拟合,得到斜率为-4.0,符合光滑球体表面分形维数. 更详细的关于Guiner、Porod和Kratky作图的图文解释和示例,读者可以参考Hammouda的SANS TOOLBox的第15章[15].常用的依赖于模型的分析方法是借助已知的样品信息,以有限多个初始参数建立正空间中散射体的几何模型,并根据公式(13)计算与之对应的倒空间的数学曲线,采用最小二乘法,不断迭代输入参数,直到模型的计算散射曲线与实验曲线的偏差在可接受范围内. 常用的分析软件有Igor[16]和SASView[17]等. Svergun和McGreevy等发展了新从头算起(ab initio)和逆蒙特卡罗模拟的分析方法[18~21],可以将正空间三维结构的傅里叶变换与散射曲线进行比较.对依赖模型的分析方法,初始模型的设计至关重要. 所以在SANS实验之前,需要进行一系列的前置散射、光谱或者成像实验,估计样品的初始结构. 根据不依赖于模型的Guinier和Porod等方法对一维散射曲线的分析结果,验证初始模型的选择是否正确. 需要注意的是,拟合参数或者基本假设越少,分析结果的准确性越高. 拟合参数多的方程可以拟合大多数SANS曲线,但必须通过结合其他研究手段固定大部分的参数.3大分子相关领域典型应用小角中子散射在物理学、化学、材料、生命科学和工业界等均有大量应用. 本文主要聚焦于大分子领域,即合成高分子、生物大分子和大分子材料领域的典型应用. 为方便讨论,依据样品的特点进行分类,分为高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料、生物大分子. 以下就这些方面的一些经典案例和最新发现进行讨论. 由于小角中子散射应用领域众多,并且各个领域之间还会出现交叉和重叠,所以以下分类讨论并不一定严格和全面,本文只是抛砖引玉,旨在说明小角中子散射的特点和在各领域的典型应用.3.1高分子溶液体系大多数用户使用SANS研究溶液体系是为了得到溶质的多尺度形貌,所以高分子溶液体系的样品处理,实验方法,数据处理与分析具有普适性[22,23]. 大分子在溶液中的基本构象(confor-mation)的确定需要使用SANS进行证明,一般在稀溶液测定. 1974年,Cotton等使用SANS研究了线形聚苯乙烯(PS)在二硫化碳(良溶剂)和环乙烷(θ溶剂)中的构象,验证了高分子在良溶剂中是有排斥体系的高斯链,分形维数5/3,在θ溶剂中是无扰高斯链,分形维数是2[24]. 随着高分子化学的进步,科学家们合成了不同几何形状的单分散大分子. 2014年,Goossen等使用SANS研究了环形PS在氘代甲苯(良溶剂),氘代环乙烷(θ溶剂)和氘代线形PS(类θ本体)中的构象,如图4所示[25]. 环形PS在良溶剂中,Porod区间的表观分形维数1.56,小于线形PS在良溶剂中的5/3,作者解释是由于第2维利系数(A2)的影响,通过扣除A2,得到没有端基的环形PS在良溶剂中的分形维数;环形PS在θ溶剂和相同分子量的PS本体中,分形维数为2. 我们需要着重指出两点:一是对θ溶剂体系,或者高分子本体体系,图4的拟合区间在0.006~0.2 Å-1,对于低q区间,0.002 Å-1qP(q)的基本定义(公式(13))进行计算[15].Fig. 4Scattering functions and representative slopes for the overall and internal structure of ring polystyrene in good andθ solvents at different length scales. The linear polymeric matrix in the ring/linear blend is congruent with the θ‍-solvent. (Reprinted with permission from Ref.‍[25] Copyright (2015) American Chemical Society).相分离过程的研究是高分子溶液研究领域的重点之一. 大多数情形下,基于平均场理论的Ornstein-Zernike方程可以描述溶液中相分离过程的浓度涨落的变化[26,27]. Jia等使用SANS,研究了聚(N,N′-二乙基丙烯酰胺)(PDEA)在氧化三甲胺(TMAO)水溶液中的相分离发生前浓度涨落(concentration fluctuation)的变化,如图5所示[28]. 浓度涨落的强度和幅度都随温度升高而增大,随TMAO含量的增高而增大;通过外推零散射角度散射强度的倒数随着温度的倒数曲线,得到浓度涨落趋近无穷时的温度,就可以得到该共混体系的旋节线相图. 同样,这里需要注意两点:一是SANS是唯一的直接测量旋节线相图的研究手段,其他研究手段,例如浊度法,测量的都是双节线相图;二是越靠近相边界,浓度涨落的尺度越大(图5),这与温敏性高分子靠近最低共溶温度(LCST)时体积收缩[29]并不矛盾:由于图5的SANS实验的衬度来源于浓度涨落的微区,而不是单链高分子. 如果需要看到PDEA单分子链的LCST塌缩(就像使用动静态激光光散射观察PDEA极稀水溶液一样),需要使用衬度匹配技术. 典型的例子可以参考Hammouda等的实验,使用氘代和氢化聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)在衬度匹配的重水/水混合溶剂中,用SANS观察PNIPAM单链的塌缩过程[30].Fig. 5SANS profiles of 4% mass fraction PDEA in TMAO-d9/D2O mixtures. (a) Temperature dependence of PDEA atcTMAO = 0.28 mol/L the arrow is used to guide the eye, indicating the increase of concentration fluctuations with temperature. (b) TMAO concentration dependence at 15 °C when TMAO concentrations are 0, 0.1, 0.28, 0.44, 0.58, 0.76, 0.90, 1.13 and 1.25 mol/L, respectively. (Reprinted with permission from Ref.[ 28] Copyright (2017) American Chemical Society).随着大分子在溶液中的浓度增加,分子之间相互作用(SI(q))逐渐变强,这时相互作用在散射曲线上将会表现为最小散射矢量附近的散射强度相对无相互作用时变小,中间q区间的散射强度相对无相互作用时变强. 如果体系中存在复杂的相互作用,如氢键相互作用、静电相互作用、憎水相互作用、π-π堆叠作用[31]等,在溶液中将形成亚稳的并且能够响应外界刺激的微相自组装结构,在污水净化、废油回收、药物输送等方面有着广泛的应用[32]. 小角中子散射是研究这类体系的非常有效的方法,既可以研究大分子或组装体在溶液中的结构(P(q))的变化[33],又可以研究组装体的结构在溶液中的相互作用(SI(q)).大分子组装结构是小角中子散射研究的一个热点. Sternhagen等合成了一系列的两亲性离子类肽嵌段共聚物,这些共聚物唯一不同的是肽链序列的离子单体的位置不同. SANS研究表明,这些肽嵌段共聚物组装成星形胶束结构,并且离子单体的位置越靠近星形胶束中心,胶束的均方旋转半径越小,并且二者呈现一定的指数关系[34]. 此项研究为利用肽键氨基酸序列调控组装胶束结构开辟了新的道路.3.2高分子共混物和复合材料通过将高分子共混、复合,石油化工工业只需要生产常见的几十种高分子材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等,就可以大致满足人们日常生活对高分子材料的硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、导电性、透光性、耐热性、阻燃性、吸水性、耐酶性等多方面的需求. 这表明高分子共混物和复合材料的多相多尺度微观结构及其演化过程与宏观性能密切相关. 小角中子散射适用于实时追踪这类体系的微观结构的变化.通常非晶高分子本体或者共混物中,由于要观察的目标大分子与其周围环境的化学结构大致相同,对大部分研究手段而言衬度几乎都为0,无法看到单一高分子链或者选择性观察某一相高分子. 少部分的观察手段,包括单分子荧光或者核磁虽然有选择性地观察能力,但是前者引入了大尺寸的荧光基团,有可能影响体系的动力学和动态学行为;后者直接观察的是能量空间. 只有SANS可以通过衬度匹配具有选择性地观察单链结构的能力[35].高分子共混物在双节线相区,初级成核过程究竟是如何发生的?到现在仍然是一个非常具有挑战性的课题. Balsara课题组曾进行了深入的研究[36]. 他们使用时间分辨SANS,研究了氘代聚乙基丁烯(dPE)、聚甲基丁烯(PM)和聚(甲基乙烯-b-乙基丁烯)的三元共混物相分离初期的成核过程,如图6所示. SANS的中子束流强度低,需要较长时间(通常大于3 min,依赖于不同中子源或者SANS谱仪)才能得到满足统计误差的散射谱图. 嵌段共聚物hPM-hPE的加入是为了增强dPE/hPM的相容性,降低相分离温度并延长相分离时间,从而满足SANS采样所需时间.图6(a)表明,相分离未发生时,体系为均相,相对散射强度不随散射矢量q变化;随着相分离发生,低q散射曲线随相分离时间增长,不断向上倾斜,这说明有相分离成核的尺寸逐渐增大,零散射矢量处散射强度随之增长. 使用不依赖具体模型的Guinier方程对SANS数据进行拟合(图6(b)),可以得到零散射矢量处散射强度(In)随其均方旋转半径(Rg)变化的标度关系,分形维数1/0.54,说明初级成核也许并不是Gibbs成核过程(分形维数3),而是浓度涨落诱导过程(分形维数2).Fig. 6(a) Dependence of SANS profiles on time during the early stage of the sample with 50 vol% block copolymer. The solid lines in represent fits to the Guinier model. (b) A lg-lg plot ofRg at a given time versus In(In = I(Q=0,t)/I(Q=0,t=0)) at that time. The solid line represents the best power law fit. (Reprinted with permission from Ref.‍[36] Copyright (1996) The American Physical Society).复合大分子材料在工业界有着十分广泛的应用. Liu等利用小角中子散射和电子显微镜研究纳米二氧化硅球(20 nm左右)和橡胶复合体系,发现SiO2会形成24~97个硅球的聚集体,聚集体尺寸随着SiO2球体积分数增加线性变小,最佳的二氧化硅的体积分数在40%~50%之间[37,38].具有刺激响应的智能大分子材料,如自愈(self-healing)复合材料是目前研究的热点. Staropoli 等利用小角中子散射和流变实验研究靠氢键结合而成的瞬态枝化梳状大分子在熔融状态下的氢键形成机理[39]. 结果表明,瞬态链合结构对此类材料至关重要.3.3高分子结晶高分子结晶过程极为复杂,尽管科学家们进行了多年不间断地研究,一些基础性的问题仍有疑问. 1977年,Sadler等使用SANS研究了氘代聚乙烯经过溶液和熔融结晶生成的晶体内部的单链构象[40],在一系列假设下(氘代和氢化聚乙烯无相分离、同时结晶),证明了高分子单链在溶液中优先按照近邻折叠模型结晶;在熔融过程中,优先按照插线板模型结晶. 这个结果争议不大,已经写入了高分子物理的教科书. 而串晶(shish-kebab)中shish的生成机理则至今仍争议不休:究竟是高分子链的拉伸、缠结网络变形或者是壁滑导致了shish的产生?Kimata等的SANS研究使shish成核理论的研究向前迈出了关键的一步[41]. 实验观察结晶过程中分子链结构变化的关键难点还在于衬度:如何能够在shish的狭小范围内看到高分子链的结构. 如之前表2所示,X射线的衬度来源于电子云密度的差别,因此SAXS可以看到二维的大分子片晶结晶区与非晶区片层之间的电子云密度差别,从而得到片晶厚度,但是SAXS看不到一根结晶大分子链与其周围链段之间的任何差别;而常规的SANS均聚物氘代和氢化二元共混同样存在问题,它虽然提供了氘代分子与周围分子之间的衬度差别,但是也引入了结晶的氘代大分子与非晶的氘代大分子之间的衬度差别. 所以Kimata之前,科学家们没有设计出合适的可以在shish中提取分子链结构的实验方法. Kimata等使用了氘代短链(S),中等链(M)和长链(L)等规丙烯(iPP)与多分散非氘带iPP进行共混,在不同温度下进行剪切实验,用SANS观察散射图样的变化,如图7所示.图7(a)中S链的各向异性散射更加显著,温度升高到168 ℃时shish开始熔化,各向异性开始逐渐消失. Kimata等用166 ℃ 时shish刚刚开始取向的散射图样减去168 ℃或者180 ℃完全熔融的背景散射,如图7(b)所示,成功得到了d-iPP链在shish中的取向信息.图7证明了长链在shish中只起引发作用,但扩散较慢,不是shish的主体.Fig. 7(a) Temperature dependence of SANS profiles of deuterium labeled iPP during heating from 25 °C to 180 °C. The labeled fraction is denoted by S, M, and L for short D, medium D, and long D, respectively. (b) The change in SANS scattering intensity between 166 and 180 °‍C (left) and between 168 and 180 °‍C (right) for each of the three deuterium-labeled blends. (Reprinted with permission from Ref.[41] Copyright (2007) American Association for the Advancement of Science).3.4凝胶溶胶或者溶液中的胶体粒子或者大分子在合适条件下相互连接,形成空间网络结构,最后失去流动性,整个体系变成一种外观均匀,并保持一定形态的弹性半固体,这种弹性半固体称为凝胶. 凝胶在有机体的组成中占重要地位,人体内的肌肉、皮肤、细胞膜、血管壁,以及毛发、指甲、软骨等都可看作是凝胶. 相对于稀溶液,凝胶体系中的结构和相互作用更加复杂,小角中子散射方法,可用于研究此类体系的微观结构[42,43]、凝胶相的形成过程[44]和形成机理等[45].Endo等利用SANS研究不同浓度的间规聚丙烯(sPP)在氘代十氢萘溶剂中形成的物理凝胶的结构[46],散射曲线如图8(a)所示. 散射曲线在某一q范围的斜率表示在相应正空间尺度上散射体的分形维数. 浓度最低的sPP十氢萘溶液(2 wt%)的散射曲线低q区间分形维数1,说明在交联点之间有棒状结构,中等q值范围内分形维数4,类似光滑球形外表面. 所以假设sPP纳米晶为球形结构(用贝塞尔方程拟合),纳米晶之间存在的非晶sPP链形成的网络结构(用Ornstein-Zernike方程拟合),纳米晶球之间进行Percus-Yevick近似,就可以得到交联点形状、尺寸随sPP浓度和温度变化的定量关系(图8(b)).Fig. 8(a) SANS profiles of the nitrogen quenched gel with differentsPP concentrations (symbols) and corresponding fitting results (solid lines). The profiles are vertically shifted to avoid the overlap. (b) Schematic illustration of hierarchical structures in gel LN suggested by the SANS profiles. (Reprinted with permission from Ref.‍[46] Copyright (2019) The Royal Society of Chemistry)3.5多孔材料中子直接作用于原子核,具有很强的穿透性,可以轻松穿透较厚的多孔材料,从而在1~100 nm范围内研究其内部孔隙的孔隙率、尺寸分布、各向异性、孔的连接性和比表面积,并且可以追踪这些参数对其容纳和吸附性能的影响.Yang等利用小角中子散射研究我国四川盆地龙马溪页岩的多孔结构[47,48]. 用多分散球形孔模型和Porod方法分析中子散射数据得到的比表面积和孔隙率,都大于压汞法得到的结果,说明样品中存在盲孔. 随着样品埋藏深度的增加,盲孔数量也随之增加,并且与有机碳含量存在相关性. 这个例子需要注意样品多重散射对散射曲线的影响,通常页岩样品厚度在200 μm的情况下可以保证单次散射;具体实验中需要测量不同厚度样品散射曲线来避免多重散射.碳纤维是重要的工业材料,小角中子散射可以对碳纤维内的孔隙缺陷进行精确的表征. Jafta等利用小角中子和小角X射线对多孔碳纤维内的孔隙率和比表面积进行了精确的分析[49]. 同时还用弦长分布函数分析了体系中孔隙的空间分布,发现孔的分布相对无序. 如果多孔材料的孔隙分布比较窄,就可以用于研究液体在空间受限行为、各种气体在孔隙内的吸附和脱吸附. Melgar等利用多金属氧酸盐为水分子提供含有不同配体的孔隙,研究水分子在孔隙内的分布情况[50],研究表明,当孔隙小于1.1 nm,水分子将不能进入孔隙从而去润湿. Bahadur等利用小角中子散射研究二氧化碳在多孔碳材料内的高压吸附行为[51]. 观察到二氧化碳在微孔内随着压强的非线性吸附,微孔尺寸从约5 Å增加到7 Å. 但氩气在同样压强作用下的吸附并没有引起孔隙尺寸的变化. 说明吸附二氧化碳后,孔隙内的压强大于外界压强,推测孔内存在很强的吸附引起的溶解压.3.6生物大分子生物大分子种类丰富,多尺度结构复杂,其内部结构和作用原理的解析对解开生命的奥秘、开发新型药物等意义重大. Shi和Li对小角X射线在该领域的研究进展和一般分析方法进行了详细的阐释[52],介绍的分析方法和研究方向与本小节介绍的内容有一些类似和重叠,有兴趣的读者可以自行查阅. 中子凭借其特性和与X射线的互补在生物大分子方面的应用前景也十分广阔[53].生物大分子的小角中子散射表征难度相对较高,第一,氘代样品的制备难度大,需要利用氘水和氘带碳源培养特定的细菌,粉碎后再纯化需要的氘带样品;第二,小角中子散射是一种低空间分辨率的表征手段,对于复杂体系的散射,人们通常将小角中子散射与其他实验手段和分析方法如透射电镜、X射线晶体衍射、核磁共振以及模拟方法等结合起来对散射数据进行分析,如图9所示. David等综述了利用小角散射研究生物大分子[54]. 在生物大分子方面小角中子散射的研究内容包括但不限于:(1)肽链、核酸、蛋白质[55]、双层磷脂膜、淀粉、纤维素等生物大分子在不同环境下的结构;(2)肽链、核酸、蛋白质和双层磷脂膜等的相互作用和组合结构;(3)病毒、细胞器等.Fig. 9A scheme of an SAS experiment, structural tasks addressed and the joint use with other methods. The nominal resolution of the scattering data is indicated asd = 2 p/s. (Reprinted with permission from Ref.[56] Copyright (2007) Elsevier Ltd.).对于生物大分子这类复杂体系,在能够达成科学目标的前提下,模型设计需要尽可能地简单,将变量维持在可接受范围内. 如果散射体非常复杂,由多个具有不同结构、功能的部分组成,需要使用氘代对各个部分进行衬度匹配. 数据分析方面,第一步,对散射数据做定性或半定量的分析,例如稀溶液,可以通过Guinier作图分析散射体均方旋转半径,Porod作图分析体系拓扑结构或者分形维度;第二步,依据已知数据建立模型,分析数据. 数据分析模型通常有以下2种:第一种是依赖于散射数据的可迭代优化模型,依据模型的计算曲线和实验曲线的均方差对模型的一些变量进行迭代优化,如规则几何模型拟合、逆蒙特-卡洛(RMC)方法[21,57]、从头计算(ab initio)方法[20]等;第二种是不依赖于散射数据的独立模型(强烈依赖于所用力场),例如独立的分子动力学或者蒙特-卡洛模型,独立模型的计算SANS曲线可以与实验曲线对比,或者依据实验曲线与模型得到的可能结构进行筛选[58].限于篇幅,以下举几个有代表性的实例. 如图10为天冬氨酰-tRNA合成酶(Aspartyl-tRNA synthetase complexed)与tRNA复合物结构的小角X射线和小角中子散射联合研究图示[59]. Petoukhov和Svergun分别利用ab initial的串球模型分析复合体系的低分辨结构,如图10(A)和10(B)所示,然后利用复合物各个部分的X射线晶体学结构和刚体建模方法拟合X射线和中子散射数据,得到体系在溶液中的高分辨结构模型.Fig. 10(A) Aspartyl-tRNA synthetase complexed with tRNA. (a, b) Comparisons of the crystal structure with the ab initio bead models generated by the program MONSA. In the high resolution model, the protein and tRNA are shown as blue and magenta backbones, in the bead model corresponding phases are presented in gray and yellow, respectively. (c) Best rigid body model generated by SASREF. (d) A SASREF model with different orientations of tRNA. Right view is rotated by 90° about horizontal axis. (B) Scattering profiles from the Aspartyl-tRNA synthetase complex with tRNA. The simulated data are shown by dots, the fits obtained by the program MONSA and the program SASREF are displayed as red solid and blue dashed lines, respectively. 1 and 2 are X-ray scattering curves of the dimeric protein and the entire complex, respectively. 3-7 are neutron scattering patterns at 0, 40%, 55%, 70% and 100% D2O, respectively. The patterns are displaced in logarithmic scale for better visualization. (Reprinted with permission from Ref.[59] Copyright (2006) Springer European Biophysics Journal).同步辐射和X射线晶体学是研究生物大分子结构的利器,在得到蛋白质的晶体结构后,利用刚体建模方法,或者分子动力学模拟,结合小角X射线和小角中子散射,可以研究各类蛋白在溶液中的结构和相互作用. Shrestha等利用小角中子散射、小角X射线散和分子动力学模拟研究天然无规蛋白(intrinsically disordered protein)结构[60],发现Flory指数为0.54,介于理想链的0.5和自避行走链的0.588之间.4总结小角中子散射技术在基础、应用、产业化的各个领域中都有广泛的应用. 由于篇幅所限,本文只是首先从原理和实践两个方面对这一技术进行了简要的介绍,然后列举了小角中子散射在高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料和生物大分子等体系结构表征方面的一些典型应用,希望能够进一步扩展我国的SANS用户群体. 如果需要更深一步了解SANS或者中子散射技术在高分子科学中的应用,可以参考一些专业书籍[12,61,62].参考文献1Borsali R,Pecora R.Soft-Mattter Characterization.Springer,2008.377-9522Cebe P,Hsiao B S,Lohse D J.Scattering from Polymers Characterization by X-rays, Neutrons, and Light.Washington DC:American Chemistry Society,2000.1-1163Roe R J.Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science.Oxford:Oxford University Press,2000.1-804Feigin L A,Svergun D I.Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering.New York and London:Plenum Press,1987.275-320.doi:10.1007/978-1-4757-6624-0_95Dianoux A J,Lander G.Neutron Data Booklet Second Edition (July 2003).2020-10-25.https://www.ill.eu/fileadmin/user_upload/ILL/1_About_ILL/Documentation/NeutronDataBooklet.pdf6National Nuclear Data Center.Evaluated Nuclear Data File (ENDF).2020-10-25.https://www.nndc.bnl.gov/exfor/endf00.jsp.doi:10.2172/9818137Zuo T S,Cheng H,Chen Y B,Wang F W.Chinese Phys C,2016,40(7):76204.doi:10.1088/1674-1137/40/7/0762048Carpenter J M, Agamalian M.J Phys:Conference Series,2010,251:012056.doi:10.1088/1742-6596/251/1/0120569Han Z,Zuo T,Ma C,Cheng H.Instrum Sci Technol,2019,47:448-465.doi:10.1080/10739149.2019.159773310Zhang H,Cheng H,Yuan G,Han C C,Zhang L,Li T,Wang H,Liu Y T,Chen D.Nucl Instrum Meth A2014,735:490-495.doi:10.1016/j.nima.2013.09.06511Anderson K.Reactor & Spallation Neutron Sources.Oxford:Oxford School of Neutron Scattering,2013.55-7612Higgins J S,Benoît H C.Polymers and Neutron Scattering.Oxford:Clarendon Press,1994.86-9513Rehm C,Barker J,Bouwman W G,Pynn R.J Appl Crystallogr,2013,46(2):354-364.doi:10.1107/s002188981205002914Du R,Tian H L,Zuo T S,Tang M,Yan L,Zhang J R.Instrum Sci Technol,2017,45(5):541-557.doi:10.1080/10739149.2016.127822915Hammouda B.Probing Nanoscale Structures-The SANS Toolbox.Gaithersburg:National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research,2010.31-19116Kline S.J Appl Crystallogr,2006,39(6):895-900.doi:10.1107/s002188980603505917Butler P,Doucet M,Jackson A,King S.SasView for Small Angle Scattering Analysis (July 2020).2020-10-25.https://www.sasview.org/18Konarev P V,Svergun D I.IUCrJ,2018,5(Pt 4):402-409.doi:10.1107/s205225251800590019Petoukhov M V,Svergun D I.Acta Crystallogr D Biol Crystallogr,2015,71(Pt 5):1051-1058.doi:10.1107/s139900471500257620Volkov V,Svergun D.J Appl Crystallogr,2003,36:860-864.doi:10.1107/s002188980300026821Gereben O,Pusztai L,McGreevy R L.J Phys Condens Matter,2010,22(40):404216.doi:10.1088/0953-8984/22/40/40421622Li Z,Cheng H,Li J,Hao J,Zhang L,Hammouda B,Han C C.J Phys Chem B,2011,115(24):7887-7895.doi:10.1021/jp203777g23Hu W T,Yang H,He C,Hu H Q.Chinese J Polym Sci,2017,35(9):1156-1164.doi:10.1007/s10118-017-1969-724Cotton J P,Decker D,Benoit H,Farnoux B,Higgins J,Jannink G,Ober R,Picot C,des Cloizeaux J.Macromolecules,1974,7(6):863-872.doi:10.1021/ma60042a03325Goossen S,Bras A R,Pyckhout-Hintzen W,Wischnewski A,Richter D,Rubinstein M,Roovers J,Lutz P J,Jeong Y,Chang T,Vlassopoulos D.Macromolecules,2015,48(5):1598-1605.doi:10.1021/ma502518p26Hao J,Cheng H,Butler P,Zhang L,Han C C.J Chem Phys,2010,132(15):154902.doi:10.1063/1.338117727Hore M J A,Hammouda B,Li Y,Cheng H.Macromolecules,2013,46(19):7894-7901.doi:10.1021/ma401665h28Jia D,Muthukumar M,Cheng H,Han C C,Hammouda B.Macromolecules,2017,50(18):7291-7298.doi:10.1021/acs.macromol.7b0150229Cheng H,Wu C,Winnik M A.Macromolecules,2004,37(13):5127-5129.doi:10.1021/ma049620130Hammouda B,Jia D,Cheng H. 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    热烈祝贺中国散裂中子源微小角中子散射谱仪通过验收NEWS 近日,经过来自华南理工大学、中国科学院长春应用化学所、中国科学院上海高研院、中国原子能科学研究院、香港城市大学等单位的验收组专家的一致同意,世界首台基于散裂中子源的微小角中子散射谱仪项目顺利通过了验收。图片来源于https://ihep.cas.cn/xwdt2022/gnxw/hotnews/2023/202307/t20230717_6810784.html重要意义 微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关,为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究支撑平台。解决方案 中国散裂中子源的科研工作者在能量分辨中子成像谱仪上开发了小角中子散射和小角X射线散射(SAXS)的联用方法学。 其中,由Xenocs公司提供的Nano-inXider作为重要基础硬件,根据科研工作者对联用SAXS技术参数和相关结构的要求,Xenocs公司的专业SAXS工程师在标准版Nano-inXider做出了以下改造:针对面向线站轨道及中子真空管道的物理结构,对Nano-inXider进行了整体框架及底部轨道的重新设计及改造;为了更好地使用联用方法学对样品进行测试,Xenocs团队同时对样品腔及样品台进行了联用改造,考虑到固体样品、粉末样品及液体样品等不同形态下的测试需求,满足了实时原位同步采集中子散射及X射线散射结果的要求;另外为了最大提升Nano-inXider的测试效率,对其进行了联用模式和离线模式的不同适配。在联用模式下,通过电子学器件的联动,使其可与中子谱仪实现安全联锁联控,并通过软件的控制实现联用模式测试结果的一键触发及同步采集。硬件部分- 整体框架- 底部轨道- 样品台- 样品腔软件、电子学部分- 安全联锁- 测试模块 Nano-inXider因其简单易用的特点,以及智能化、集成化的设计使其适用于各种实验室环境。Xenocs致力于为客户提供全方位、专业化、实时且周到的服务,满足您多样化的需求。
  • 大塚电子发布大塚电子小角激光散射仪PP-1000新品
    小角激光散射仪 PP-1000 PP-1000小角激光散射仪利应用了小角光激光光散射法(Small Angle Laser Scattering,简称SALS),可以对高分子材料和薄膜进行原位检测,实时解析。与SAXS和SANS的装置相比,检测范围更广。利用偏光板的Hv散射测量可以进行光学各向异性的评价,解析结晶性胶片的球晶半径,Vv散射测量可以进行聚合物混合的相关距离的分析。 特点l 0.33 ~ 45°散射角度的测量,最短测试时间10 毫秒l 检测范围0.1μm ~数十微米l 可以在专用溶液单元中测量溶液样本l Hv散射,Vv散射测量可以在软件上轻松切换 用途l 高分子材料评价→结晶性胶片结晶化温度、球晶直径、结晶化速度配光、光学异方性→聚合物混合相分离过程和相关距离(分散度)→高分子凝胶三维架桥结构的大小→树脂热硬化树脂和UV硬化树脂的硬化速度 l 粒子物性评价粒子直径,凝聚速度 检测原理 小角激光散射仪由光源、偏振系统、样品台和记录系统组成。单色激光照射到样品时发生散射现象,散射光投射到屏幕上并被拍摄下来,得到样品的散射条纹图。操作过程:1.在样品台上放置样品。2.根据想要测量的对象调整检偏片。3.来自样品的散射图案会被相机记录下来。 当起偏片与检偏片的偏振方向正交时,得到的光散射图样叫做Hv散射;当起偏片与检偏片的偏振方向均为垂直方向时,得到的光散射图样叫做Vv散射。从这些散射图形中可以获取球晶半径、相分离结构、分散相颗粒平均粒径、配向状态等信息。l Hv散射 球晶半径解析:R = 4.09 / qmax(R:球晶半径,qmax:散射光强度最大的散射向量) q = 4πn/λsin(θ/ 2)(q:散射向量, λ:介质中的波长,n:样品折射率,θ:散射角) l Vv散射 对聚合物混合的相分离过程的评价连续相与分散相的大小,分散相颗粒平均粒径(分散度)粒子直径的评价相分离构造与相关距离检测 技术参数 应用案例 l PVDF球晶半径分析 溶融温度230℃結晶化温度160℃PP-1000散射图样 偏光显微镜图样 各时间45°方向的散射向量提取 球晶半径计算创新点:1.0.33 ~ 45° 散射角度的测量,最短测试时间10 毫秒 2.检测范围0.1μ m ~数十微米 3.可以在专用溶液单元中测量溶液样本 4.Hv散射,Vv散射测量可以在软件上轻松切换 大塚电子小角激光散射仪PP-1000
  • 600万!陕西师范大学小角X射线散射装置采购项目
    项目编号:SZT2022-Q-SN-ZY-ZC-HW-0063项目名称:小角X射线散射装置预算金额:600.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):591.0000000 万元(人民币)采购需求:小角X射线散射装置及其配套设备一套,主要参数具体详见采购需求。 本项目允许进口产品进行投标。合同履行期限:合同签订后 120日内本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 奥地利安东帕公司拥有全球领先的小角X-射线散射仪
    奥地利安东帕公司拥有全球领先的小角X-射线散射测试与分析系统,在聚合物、胶体、化学纳米复合材料、金属、矿物、食品与药品等方面都有应用实例。在20世纪60年代,SAXS的分析方法在研究溶液中生物大分子方面变得日益重要,用它可以首次得到生物大分子总体形状的低分辨结构信息而不需要生长晶体。同时,SAXS也使实时研究分子间相互作用成为可能。 安东帕公司的小角X-射线散射仪SAXSpace,为生物大分子结构提供更专业的解决方案。具有强大的数据处理与软件分析功能,有精确的样品位置调节以易调准的光路系统。 (1) 原位分析溶液中生物大分子的结构; (2) 快速获得高信噪比溶液散射数据; (3) 自动进行光路调整和数据采集; (4) 完备的数据处理和分析软件。
  • 天津大学材料学院650万采购小角X射线散射仪项目
    项目编号:TDZC2022N0010项目名称:材料学院小角X射线散射仪预算金额:650.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):650.0000000 万元(人民币)采购需求:小角X射线散射仪,1套。本项目为单一产品采购。项目地点:天津大学北洋园校区材料学院(天津市津南区雅观路135号)。合同履行期限:合同签订并收到预付款后6 - 8个月内。是否专门面向中小企业或小型、微型企业采购:非专门面向中小企业。本项目中涉及强制采购的节能产品为:无。中小企业划分标准所属行业:工业。本项目不允许进口产品投标。本项目不接受联合体投标并不得分包转包。合同履行期限:合同签订并收到预付款后6 - 8个月内本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 650万!天津大学材料学院小角X射线散射仪采购项目
    项目编号:TDZC2022N0010项目名称:材料学院小角X射线散射仪预算金额:650.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):650.0000000 万元(人民币)采购需求:小角X射线散射仪,1套。本项目为单一产品采购。项目地点:天津大学北洋园校区材料学院(天津市津南区雅观路135号)。合同履行期限:合同签订并收到预付款后6 - 8个月内。是否专门面向中小企业或小型、微型企业采购:非专门面向中小企业。本项目中涉及强制采购的节能产品为:无。中小企业划分标准所属行业:工业。本项目不允许进口产品投标。本项目不接受联合体投标并不得分包转包。合同履行期限:合同签订并收到预付款后6 - 8个月内本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 1850万!中国科学院金属研究所场发射透射电子显微镜、广角X射线散射仪等采购项目
    一、项目基本情况1.项目编号:OITC-G230311156项目名称:中国科学院金属研究所场发射透射电子显微镜采购项目预算金额:850.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):850.0000000 万元(人民币)采购需求:包号设备名称数量简要用途交货期预算交货地点是否允许采购进口产品1场发射透射电子显微镜1套本系统主要用于各种材料高分辨快速成像和化学分析,系统由电子光学系统、高压系统、真空系统等部分组成。合同生效后18个月850万元中国科学院金属研究所是 投标人可对其中一个包或多个包进行投标,须以包为单位对包中全部内容进行投标,不得转包、分包,评标、授标以包为单位。合同履行期限:合同生效后18个月内交货。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号:23CNIC-031692-009项目名称:中国科学院金属研究所广角X射线散射仪采购项目预算金额:700.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):700.0000000 万元(人民币)采购需求:名称:广角X射线散射仪数量:1套简要技术要求:本设备用于在温度(普冷区)、应力、磁场等复杂环境下精准测量金属、塑晶、磁性等材料的X射线衍射谱;可在温度(深冷区)、压力等环境下测试材料X射线原子对分布函数。用以研究材料多尺度应力分配、压力诱导分子有序度变化等材料科学共性问题。★微焦斑转靶最大额定输出功率:不低于800 W★ 微焦斑转靶额定管电压:不低于50 kV★微焦斑转靶额定管电流:不低于16 mA(50 kV下)★无液氦分体式超低振动设计,不消耗液氦★ 温度范围:10 K-350 K★ 温度稳定性:≤100 mK合同履行期限:合同生效后8个月本项目( 不接受 )联合体投标。3.项目编号:23CNIC-031692-008项目名称:中国科学院金属研究所高温微动磨损试验机采购项目预算金额:300.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):300.0000000 万元(人民币)采购需求:名称:高温微动磨损试验机数量:1套简要技术要求:本设备用于各种材料、涂层和薄膜在高温环境下的摩擦磨损性能测试,可为各种材料和各种涂层以及薄膜的研究提供有效手段,符合国家及相关国际标准,接触形式包括点、线、面三种。★高载荷模块:3—2500N, 加载控制精度:±1%,分辨率:0.1N★行程:0.01—5mm ,位移控制精度:优于10um,重现性:0.3%位移传感器:分辨率:2 μm,响应时间: 10 s★频率:1—500Hz 合同履行期限:合同生效后6个月本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年07月04日 至 2023年07月11日,每天上午9:30至11:30,下午13:30至16:30。(北京时间,法定节假日除外)地点:北京市西城区北三环中路25号英斯泰克大厦5层方式:电话联系购买售价:¥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。(一)1.采购人信息名 称:中国科学院金属研究所     地址:辽宁省沈阳市沈河区文化路72号        联系方式:佟老师 024-23971066      2.采购代理机构信息名 称:中国仪器进出口集团有限公司            地 址:北京市西城区北三环中路25号英斯泰克大厦            联系方式:唐经理 010-60961220/18612037725 陶经理010-60961520/18618131338            3.项目联系方式项目联系人:陶经理电 话:  010-60961520(二)1.采购人信息名 称:中国科学院金属研究所     地址:沈阳市沈河区文化路72号        联系方式:佟老师;024-23971066      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:王军、郭宇涵、李雯;010-68290508、010-68290599            3.项目联系方式项目联系人:佟老师电 话:  024-23971066
  • CTI华测检测即将参加广交会
    2011年4月15日至5月5日,第109届中国进出口商品交易会(又称广交会)将隆重召开。届时,作为中国专业的第三方检测验证机构,CTI华测检测将以驻会服务单位身份亮相此次展会。广交会,创办于1957年春季,每年春秋两季在广州举办,迄今已有五十余年历史,是中国目前历史最长、层次最高、规模最大、商品种类最全、到会客商最多、成交效果最好的综合性国际贸易盛会。   CTI华测检测以向国内外各行各业提供全面的、优质的、一站式的检测验证服务为己任,得到了广大客户的一致认可。华测检测也注重开拓海外市场,向全球领先的企业提供质量与安全方面的服务。随着全面检测能力的提升,本次广交会举办期间,CTI华测检测将就其在专业检测领域的能力以及验货与审核等方面的检测能力进行全面的展示,同时,CTI华测检测的专家将会在现场为广大的参展商提供相关领域的专业的现场咨询服务,欢迎业内外各界人士光临。
  • 科学家利用地基广角相机阵GWAC探测到伽马射线暴的瞬时光学辐射
    4月10日,《自然-天文》发表了中国科学院国家天文台中法天文小卫星SVOM科研团队完成的一项重要研究成果。该团队利用位于国家天文台兴隆基地试运行中的地基广角相机阵(GWAC),成功探测到一例伽马射线暴(GRB 201223A)的瞬时光学辐射及其向极早期余辉的转变过程。  伽马暴源于大质量恒星晚期坍缩或双中子星并合瞬间伴随着新生黑洞或磁陀星的极端相对论喷流,短时间内辐射出巨大能量,包括喷流内激波导致的暴发瞬时辐射和喷流撞击外部介质产生的余辉。典型的高能暴发仅持续豪秒到几十秒,但地面光学设备接收到高能卫星的伽马暴触发警报时,很难做到实时跟进,故目前只有几例瞬时光学辐射探测——对应高能暴发的持续时间较长(30秒),且观测数据中存在反向激波的污染成分,难以明确从瞬时光学辐射到余辉的转变。   SVOM首席科学家、国家天文台研究员魏建彦提议并带领研制的GWAC具有超大的观测视场和15秒的高时间采样分辨率,作为卫星项目的重要地基设备,探测深度达到星等16等,并计划对SVOM发现的伽马暴的瞬时光学辐射开展系统性研究。   伽马暴GRB 201223A同时被Swift卫星和Fermi卫星在伽马射线波段探测到,其时,试运行中的GWAC正对所在的上千平方度天区做实时监测,成功在光学波段完整记录下暴发的全过程(图1)。这是国际上首次将瞬时光学辐射的探测突破到暴发持续不到30秒的伽马暴,远短于之前的事例。GWAC的观测实际上在高能暴发之前便已开始,在探测极限内未发现任何前驱(precursor)信号,但在整个高能暴发阶段均探测到明显的光学辐射(图2),结合60cm望远镜的后随观测数据,清晰地记录了从瞬时光学辐射到余辉的完整的演变过程。   GRB 201223A是高能波段的中等亮度伽马暴,其瞬时光学辐射的观测亮度比从高能能谱外延到光学波段的值高4个数量级(图3)。该特性与超亮伽马暴GRB 080319B类似。更具意义的是,对多波段数据的联合分析表明,GRB 201223A前身星的暴前质量损失率远低于后者,可能是一颗不大于3.8倍太阳质量的沃尔夫-拉叶星,恒星演化模型所对应的主序阶段质量不大于20倍太阳质量。   由于伽马暴发生在时间和空间上的随机性,通过GWAC对SVOM卫星的实时监测天区开展高帧频观测,将为探索极端相对论喷流、暴周环境及前身星特性提供独特数据,并具有捕获中子星并合引力波事件电磁对应体的重要潜力。   上述工作由国家天文台、美国内华达大学拉斯维加斯分校、广西大学、南京大学、中国科技大学、法国原子能署、淮北师范大学、北京师范大学等合作完成。 图1.GWAC对GRB 201223A高能爆发前后的连续观测图像。时间分辨率是15秒。中间黄色箭头指向的是光学对应体。第一行第三列是覆盖高能警报触发时刻的图像。 图2.GRB 201223A光学、X射线、伽马射线暴联合观测光变曲线。横坐标是相对于警报触发的时间,单位是秒。纵坐标流量或者星等。红色点是GWAC和F60A的观测数据。在高能警报触发前,GWAC没有探测到任何暴前辐射成分,在爆发开始后,探测到一个明亮的光学辐射,并清晰解析出从瞬时辐射到余晖的相变过程。 图3.GRB201223A瞬时辐射能谱图。横坐标是观测频率,做坐标是流量。GWAC探测到瞬时辐射光学亮度远远高于高能最佳能谱的预期。
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