表面衍射光束线包含两个专注于不同样品的实验站。Hutch 1被设计为一个通用的表面衍射实验站,可以进行各种表面和界面衍射实验,用于薄膜和固-固界面结构研究,具有足够的空间来安装专门设计的原位设备。Hutch 2是一个专为液体表面、固-液和液-液界面结构研究而设计的实验站。
实验站总体布局
Hutch 1中配备高精度多用途衍射仪。衍射仪具有4个样品圆+2个探测器圆+3个分析晶体圆,旋转轴的高分辨率定位允许2θ高达170°的范围,步长精度为0.0005。衍射仪带有一个双探测器臂,分别带有一个闪烁探测器和一个小型面探测器(Eiger 500k),可以围绕其平面旋转。探测器臂的总负载能力高达150 kg。闪烁探测器到样品距离可手动调节,可在700 mm和1100 mm之间变化。小型面探测器系统可以手动调整520 mm,电动额外调节400 mm。衍射仪还配备有高精度平移载物台,长焦显微镜,测角仪头,狭缝,低温支架和可调衰减片等组件。在Hutch 1的末端,还安装了Pilatus 2M(厚度1000 μm Si)大型面探测器。大型面探测器的像素尺寸为172 × 172 μm。为了实现探测器位置的最大灵活性,探测器安装在指定设计的xyz位移台上。样品到探测器的典型距离在150 mm到400 mm之间,适用于反射(包括GIXRD)和透射模式以及原位实验中的X射线衍射测量。
实验站布局。Hutch 1设备:(a)多用途衍射仪系统。(1)样品台。(2)Eiger 500K。(3)点探测器。(b)大型面探测器系统。(1)Pilatus 2M。(2)探测器定位台-样品台。Hutch 2设备:(c)液体衍射系统(1)双晶偏转器,(2)衍射仪。(d)双晶偏转器原理图。
Hutch 2中的衍射仪专门用于面向液体表面X射线衍射实验。衍射仪具有4个样品圆(2个水平和2个垂直)+2个探测器圆+双晶偏转器。其中,特别设计了放置在衍射仪上游的双晶偏转器和配套Eiger 4M二维面探测器用于研究液面和液-液界面。通过调整入射光束方向,可实现液体表面和界面的反射率、掠入射衍射测量。例如,对于10 keV入射光束,水平入射光束被Ge(111)和Ge(220)晶体偏转,光束可以向下弯曲至14.2°,从而在样品水平的条件下实现结构表征。
BL02U2光束线还提供了广泛的实验环境。氮气/氩气,高温(高达1500 K)和低温(低至液氮区间)薄膜原位设备可在Hutch1的衍射仪上使用, Hutch 2提供用于液体散射的LB槽。原位电场装置提供电压源(0-3000 V),用于研究电场下的薄膜样品结构。
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