北京同步辐射XAFS实验站(1W1B)操作流程!!

北京同步辐射XAFS实验站(1W1B)操作流程

说明:这是一份较早的实验记录,仅供参考。目前线站的具体状况可能有所变化,在进行测试之前,建议提前与线站工作人员沟通。

一、准备部分
北京同步辐射XAFS实验站(1W1B)操作流程!!

1. 样品制备(粉末样品)

🔶压片法:适用于样品量少、浓度极端(过高或过低)以及荧光分析(浓度低)的情况。当胶带法因层叠导致厚度超过1mm而无法保证均匀性时,压片法是首选。

🔶胶带涂抹法:适用于样品量多、种类繁多的情况,以节约时间。操作简单,便于调节样品厚度,适合快速制备大量样品。

制样过程(胶带涂抹法):1️⃣需要剪裁一段约20公分长的胶带,并将其两端粘贴在A4纸上,确保粘面朝上。接着,戴上手套或指套,将粉末样品均匀涂抹在胶带上。为确保样品的均匀性,粉末样品应充分研磨至400目以上。

2️⃣涂抹完毕后,将胶带折叠,初步折叠16层,后续可根据粗扫结果进行调整,以确保样品厚度适宜。

3️⃣折叠后的胶带需用另一段胶带固定在铝制样品架上,并用记号笔在胶带上标注样品编号,以便于识别和记录。

注意:在固定样品时,应留出一段胶带,以便后续取下样品进行层数调整。此外,选用胶带时,Kapton胶带(聚酰亚胺)是最佳选择,常用作X射线窗口材料。若使用3M胶带,需确保待测元素不会受到胶带中TiBr元素的干扰。应避免使用成分复杂的普通透明胶带,以免影响分析结果。

2. 选择待测模式(透射或荧光)

待测元素的浓度(包括摩尔比和杂质情况)若在5-10%及以上,应选择透射法进行检测。若浓度低于1%,则应选择荧光法。1-5%的浓度范围,两种方法均可适用。

3. 首先确定需要检测的元素,随后在Hephaestus软件中查询其吸收边,包括K边、L1边、L2边和L3边。

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4.调整电离室的气体设置,对于铜(Cu)及铜以下序数的元素,使用纯氮气;而对于铜以上序数的元素,应通过Hephaestus软件进行查询。

注意:软件操作现已转为计算机操作,如需了解具体细节,请咨询实验站的值班人员。

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注意前电离室长度(Camber Length),吸收边能量(Photon energy)。Primary Gas N2Secondary Gas Ar,可以滑动任何一个滑块,使得下方的百分比为20%(因为前电离室吸收20%最好)。查好配比后,去实验站后方找到气路装置。

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绿色管线连接的是荧光电离室,通常充填的是纯Ar,需要在图中将绿色Ar阀门旋开。

红色管线负责前后电离室的气体供应,如果配置比例与上图所示相同,则应将相应的红色旋钮向左旋转,并与中间左侧的旋钮协同调整(此时Ar比例为25%)。上方左侧的旋钮初始时向左旋转(增大气流),柱状表的读数越大,所需时间越短;经过一段时间后,再向右旋转,保持柱状表读数在20即可。右侧旋钮的操作方式与左侧相同。

注意:如果纯氮气条件下吸收率仍然超过20%(例如对于钛Ti),则应更换为较短的前电离室。

二、实验棚屋进出及样品安装过程
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1️⃣目的及原因

进入棚屋时,务必确保光子光闸处于关闭状态;离开棚屋后,需确保棚屋内无人且门已关闭;鉴于X射线不可见且对人体有辐射伤害,为预防安全事故,设计了一套严格的安全连锁系统,因此必须依照既定步骤,依次进行操作。

2️⃣开门步骤

假定最初门是关闭状态,开门共需四步,请严格按照步骤、顺序操作。

第一步:关闭光子光闸,按下红色方灯。

第二步:确认标注为关的红色方灯亮起。

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第三步:将电磁锁钥匙转到开门状态。

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左图为锁门状态,右图为开门状态

第四步:把棚屋门拉开

3️⃣样品安装过程(透射模式)

将样品架固定在前后计数器之间的光具座上。需注意:确保样品架的凹槽面与胶带中心对准红色激光光斑,这样可以保证X射线能够顺利穿透胶带样品,避免被样品架遮挡,同时防止边缘光线泄漏。

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样品安装完成(透射模式)

4️⃣关门步骤

假定为开门状态,关门共五步,请严格按照步骤、顺序进行。

第一步:按下实验棚屋内门右侧的搜索按钮;操作正确,警报声响起、红灯亮起;若无此现象通知线站人员!

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关门第一步

第二步:轻关棚屋门。若关的太重,容易让门弹开,将安全连锁弹开。

第三步:将钥匙拧到锁门位置。

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电磁锁状态(此时为锁门)

第四步:按下门右侧的搜索按钮以完成搜索操作;如果操作正确,会听到连续的嘀声;若未听到嘀声,请先检查电磁锁是否处于锁门状态。如果电磁锁未锁,请将钥匙旋转至锁门状态。然后重复前三个步骤,直到听到嘀声为止;其他可能的原因包括:操作过于剧烈导致门未能正确关闭,或者动作过慢,导致内部连锁信号中断。

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关门第四步

第五步:嘀声结束后,等待可以开/ENABLE”信号灯亮起,打开光子光闸(按下光子光闸控制下方绿色按钮,标识为/OPEN”);

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上图为操作前,安全联锁成功,“可以开/ENABLE”灯亮起,下图为操作后,光子光闸开启,此时前电离室I0有读数

1:若可以开/ENABLE”信号灯未亮起,请及时联系值班人员!

简单总结:开门:1关光闸红灯亮3开门4拉开门。关门:内搜索2关门3锁门4外搜索开光闸。

三、测试过程——软件部分
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注意:每次换吸收边都需要进行下列标样环节!所以相同待测元素最好一组测。

先测标样

1.🔶设置参数:输入待测元素的名称(不区分大小写),按回车键后系统会自动显示吸收边能量。

🔶精读表格:可以分六个步骤进行操作,每一步都需要设定起始能量、结束能量和步长,以及积分时间。这里所说的能量,是指相对于吸收边前后的相对能量。

🔶设置法则:在吸收边之后,随着能量的增加,步长和积分时间也应相应增大(步长应单调递增,时间则以阶梯方式递增);在高能区域(十几KeV),步长不宜过小;在标样测试时,积分时间可以设置为零点秒。对于XAFS精细扫描,操作如下:输入参数并选择透射或荧光模式,接着导入参数文件。

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2、移动能量:

目标能量移动到边后200,一开始会有个目标能量,其默认是吸收边的能量,+200。点移动至失谐位置。

3、样品台及狭缝

点击自动放开,手动调节失谐电机,然后点击自动卡光。

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失谐调整:确认仪器处于absm2 状态;点左右jog 进行调节,找到最大值,低序数元素调为最大值的70%,高序数调为80%

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4、🔶预扫描与校边:点击开始预扫描按钮,同时留意后电离室的读数,若读数过高或过低,均可在此页面调整放大倍数;预扫描完成后,点击显示一次导数,并将光标移动至标样吸收边的位置(即谱图的最高点);接着点击校边,此时会显示一个角度值,将该角度值输入到角度显示器中。

🔶角度显示器:输入点击校边按钮后出现的对话框上的角度,点ENT按钮。注意小数点,分和秒如果是单数,要输入零点几。

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角度显示器

5. XAFS 扫描:

选择保存路径,命名文件,点击XAFS 扫描。

再测实验样:

1️⃣重新导入参数文件;

2️⃣点预扫描可以看一下跳高和谱型。

3️⃣XAFS 扫描。

🔸1:此时只需要上述三步就行。

🔸21000 以下eV能量吸收边的差别,不需要重新校边。

🔸3:第一次校边后,后续相近元素校边可以不再重复。

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