科学目标
更多
上海光源超硬多功能线站BL12SW（简称“超硬线”），是上海光源二期线站中专用于高能X射线应用的线站，线站主要实验方法是高能X光衍射和成像，兼用白光和单色光两种模式。超硬线主要科学目标聚焦于以下两个研究领域：一是地球行星内部物质和新型材料在极端高温高压条件下的结构性质研究，二是工程材料在近真实服役环境下的结构表征。
线站布局图
更多
超硬线采用超导扭摆器（wiggler）作为光源，金刚石窗和SiC片滤掉低能端的光（主要是30keV以下），Cu滤波器组件控制进入后面光学元件的热负载，保证下游元件的安全。线站配置双单色器，第一个是环内液氮冷却子午压弯劳厄单色器，可实现全能区覆盖；第二个是环外弧矢压弯劳厄单色器，能量范围60-120 keV，在水平方向聚焦。实验站采用一线四站设计，分别为大压机实验站LVP1和LVP2，工程材料实验站ENG1和ENG2，其中LVP2和ENG2位于环外建筑S2实验大厅。
图1. 超硬多功能线站BL12SW示意图
线站指标
更多
|
主要指标 |
参数 | |
|
光束线 |
能量范围(keV) |
30-162 |
|
能量分辨率(ΔE/E) |
5.0×10-3@100keV | |
|
光通量 |
1.4×1011(phs/s) @100 keV@25urad@200mA | |
|
光斑尺寸（H×V） |
20 μm×10 μm（聚焦模式） 最大100 mm ×30 mm（非聚焦） | |
实验站
更多
1.1 大压机实验站LVP1：200吨DDIA压机实验平台
LVP1实验站200吨DDIA压机主要针对压力相对较低（<10 GPa）高温高压实验，兼顾一级和二级加压两种模式。一级加压碳化钨砧头3或6 mm，应用于10 GPa以内的实验；二级6-8方式加压时，一级碳化钨砧头27 mm，二级采用14 mm边长的碳化钨/烧结金刚石压砧，最高压力可达20 GPa；二级6-6方式加压时，二级采用12 mm底边碳化钨/烧结金刚石压砧，可适用于变形实验，最高压力预计15 GPa。
图2. 大压机实验站LVP1布局图
图3. 200吨压机及DDIA模具结构示意图
1.2 大压机实验站LVP2：2000吨DDIA/Kawai双模大压机实验平台
LVP2实验站2000吨压机配置DDIA和Kawai两种加压模具，最高加压能力为2000吨（70 MPa）。DDIA模具常用6-8加压方式，一级压砧49 mm，二级压砧采用25.4 mm边长碳化钨/烧结金刚石，最高压力可达35 GPa以上；一级压砧27 mm时，6-8组装二级压砧采用14 mm边长碳化钨/烧结金刚石，也可到以上相当压力，6-6组装二级压砧采用12 mm边长碳化钨/烧结金刚石，可适用于变形实验，最高压力预计15 GPa。Kawai模具采用6-8二级加压方式，二级压砧采用25.4 mm边长碳化钨，压力可达25 GPa。利用2000吨大压机可以对mm级样品开展原位高温高压相变、P-V-T状态方程、高压声速测量、变形实验和高压熔融实验。
图4. 大压机实验站LVP2布局图
图5. 2000吨压机及DDIA/Kawai模具结构示意图
图6. 2000吨大压机DDIA及Kawai 6-8组装示意图
1.3 工程材料实验站ENG1：
工程材料实验站ENG1处于光束线上游，在ENG1实验站，可以进行毫米、厘米级样品的测试，同时可以搭建小型原位测试环境。该实验棚屋配备了用于衍射和成像的高精度九轴多维样品台，它是由大承重五轴样品台和高速气浮转台组合而成。该实验站配置了Pilatus3 X CdTe 2M大面积面探和高分辨率成像相机，可以对mm级合金样品开展高能X光衍射和CT成像实验。
图7. 工程实验站ENG1布局图
图8. 左：ENG1实验棚屋多维样品台示意图。右：顶面安装孔位示意图
1.4 工程材料实验站ENG2：
工程材料实验站ENG2处于光束线末端，主要用于大型、超大型样品（重量可达2吨）和大型原位设备的实验，棚屋尺寸为11m×7m×5m。该实验棚屋样品台是针对大型试样或大型近服役环境原位设备特殊设计的实验平台，承重能力可达2吨，该大样品台具有高精度五维调节的能力，可以满足衍射和成像的需求。该实验站配置了17寸大面积二维面探和23元高纯锗探测器，以及拉伸机/疲劳机，可以对近服役条件下的工程材料进行原位X光衍射和成像分析。
图9. 工程材料实验站ENG2布局图
图10. 左：ENG2超大样品五维调节台实物图。右图：顶面安装孔位示意图
数据采集与处理
更多
XRD数据处理软件：Fit2d，Dioptas，GSAS-II，PDIndexer等
图像处理软件：ImageJ，Avizo等