摘要：根据对阵列探测器光电响应误差校正的要求,基于纳米颗粒溶液漫散射效应建立了能产生高平整度参考光场的激光平场系统。介绍了激光平场装置的结构和工作原理及光学设计中涉及的若干关键技术。使用光纤将激光高效地导入溶液中,通过优化光纤位置和腔体结构参数,在保证一定光场均匀度的前提下,提高系统的光能利用率,降低界面上的背向散射损耗。基于改进过的蒙特卡洛程序,数值计算了腔体材料反射率对系统透射率的影响。最后,利用现有的高反射率聚四氟乙烯材料,设计了激光平场系统。结果显示,光纤端口的最优位置取决于腔体反射率,对于高反射率的腔体材料,靠近腔体背部的光纤端口可以有效增强前向散射。设计的激光平场系统能够提供的光场均匀度好于0.3%,可基本满足长程面形仪等高精度激光测量装置中探测器误差校正的需求。

摘要：透射X射线显微镜(transmission X-ray microscope,TXM)是高精密度的尖端X射线成像设备,是现代科学技术的结晶,可以在纳米尺度上进行无损成像,为物理学、生命科学、材料学和化学等领域的众多科学问题提供了有力的研究工具.虽然国内外很多同步辐射装置都建立了以TXM为核心的纳米CT实验站,但是目前国际上只有个别企业能提供商业化的实验室TXM.究其原因,主要是该仪器涉及众多高难度的工程技术问题,诸如:高亮度实验室X射线源、高分辨率X射线光学元器件、高精度样品台、高灵敏度探测器、仪器对温度和振动等环境因素的超高要求等.为了提高研发高端X射线成像仪器的水平,需要逐个突破在研发X射线纳米CT过程中遇到的技术瓶颈.本文主要讨论了工作能量为5.4 keV的实验室TXM的仪器设计,以及全场成像实验结果.该仪器工作在吸收衬度模式下,成像视野达到了26μm,可以对30 nm线宽的特征结构实现清晰的成像,西门子星测试卡的功率谱曲线表明该仪器具有分辨半周期为28.6 nm线对结构的潜力.

摘要：采用同步辐射技术研究了温度对马氏体和铁素体晶格常数的影响规律.研究结果表明,马氏体和铁素体的晶格常数均随着温度的升高而逐渐增大,但马氏体的衍射峰有分峰现象,而铁素体的衍射峰没有分峰现象.对马氏体的{110}和{200}衍射峰进行分峰处理,得到马氏体晶格常数a和c随温度升高逐渐增大,但晶格常数a的增大速度要大于c的速度,即马氏体的正方度逐渐降低.当温度升至500℃时,马氏体正方度c/a=1.铁素体的晶格常数随温度的变化规律与马氏体晶格常数a的基本相同,而与马氏体晶格常数c的明显不同,表明了温度对马氏体晶格常数的影响本质.除此以外,通过对同步辐射数据的分析,建立了马氏体和铁素体晶格常数随温度变化的数值方程.

摘要：Pr^(3+)4f5d具有大的辐射跃迁速率,是高效快响应闪烁体材料较有前景的发光中心离子。本文采用高温固相法制备了Pr^(3+)掺杂Ba_(3)La(PO_(4))_(3)(BLP)光转换材料,对其物相、真空紫外发光性质、X射线激发发光性质、发光衰减特性和发光热稳定性进行了表征。结果表明,BLP∶Pr^(3+)具有高效的Pr^(3+)4f5d宽带发光,发光寿命为~15 ns,且具有较好的发光热稳定性。在基质172 nm激发下,存在基质到Pr^(3+)4f5d的能量传递,而在X射线激发下可能受表面缺陷影响未发现明显的Pr^(3+)4f5d发光。本文研究结果表明,BLP∶Pr^(3+)在作为真空紫外到UV-C光转换材料方面具有潜在的应用价值。本研究对于设计新型快响应闪烁体具有一定的指导意义。

摘要：原位加热实验是同步辐射小角X射线散射领域的新热点。本文针对同步辐射小角X射线散射中需要加热并原位实时检测的实验而设计的一款样品简易原位加热专用装置,该装置主要由温控器、样品池、固定架组成,它具有结构简单、操作容易的特点。本文介绍该装置的基本结构、特点并采用该装置进行原位加热干燥褐煤实验,通过分析实验结果验证装置的可行性。

摘要：介绍了一种基于PLC(Programmable Logic Controller)控制器的中子束线开关控制系统设计和实现。该系统主要用于散裂中子源多功能反射谱仪,以PLC为控制核心,以步进电机为驱动部件,配以高精度圆光栅进行位置反馈,实现中子束线开关在大负载下的高精度定位。针对中子束线开关的工作位置的重要性和工作环境,对该系统的关键部件进行冗余设计,侧重防护检查和错误处理等,保证其安全可靠稳定运行。模拟测试结果表明,系统能安全处理各类错误状况,长时间稳定工作,空载条件下的系统重复定位精度达到16.2″,满足设计要求。

摘要：相干X射线衍射成像方法是一种先进的成像技术,分辨率可达纳米量级.国际上大多数的同步辐射装置和自由电子激光装置都建立了该成像方法,并有将其作为主要成像技术的趋势.上海光源作为目前国内唯一的一台第三代同步辐射光源,尚未建立基于硬X射线的相干衍射成像实验平台.随着一批以波荡器为光源的光束线站投入使用,使得该方法的建立成为了可能.本文基于上海光源BL19U2生物小角散射线站,通过有效的光路设计,搭建了相干衍射实验平台,在12 keV和13.5 keV能量点均获得了硬X射线相干光束,并基于小孔衍射测量了入射光束的空间相干长度.该平台支持常规和扫描相干衍射实验模式,对小孔衍射图样及波带片扫描衍射图样实现了正确的相位重建,证明了该平台初步具备开展硬X射线相干衍射成像实验的能力.硬X射线相干衍射成像实验平台为国内首次建立,将为国内该实验方法的发展和应用提供有效的软硬件支持.

摘要：近年来,基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展,并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性,这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关,但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量,因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状,并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍,归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外,本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用,对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理,并对该技术的未来发展趋势进行了展望。

摘要：氢能是重要的清洁能源,如何低成本获取氢能是其走向实际应用的重要挑战.利用太阳能驱动半导体光催化剂分解水制氢是解决这一挑战的理想途径之一.光催化全解水包括两个半反应,即析氢反应(HER)和析氧反应(OER).其中,光催化OER半反应涉及四个电子的转移(包括O–H键断裂和O–O键形成),其动力学速率远低于两电子转移的HER半反应,因此被认为是光催化全解水的决速步骤.欲实现高效光催化全解水,首先需解决光催化OER半反应动力学缓慢的问题,因此开发高效的OER光催化剂成为当务之急.受单原子催化剂的启发,本文设计并合成了联吡啶基共价三嗪框架(CTF-Bpy),因CTF-Bpy骨架上存在周期性的联吡啶官能团作为金属配位位点,并且有很好的结晶性以及合适的能带结构,是良好的光催化OER反应载体材料.然后通过简单的浸渍配位处理,将单位点的钴作为助催化剂引入到CTF-Bpy中,并用于光催化OER.X射线光电子能谱和X射线近边吸收光谱结果表明,钴是以单位点的Co^(2+)形式存在的.在可见光(λ≥420 nm)照射下,CTF-Bpy-Co在初始1 h内的平均析氧速率为3359μmolg^(–1)h^(–1),5 h内的平均析氧速率为1503μmolg^(–1)h^(–1),光催化性能超过大多数多孔有机聚合物基光催化剂.在420 nm单波长氙灯照射下,CTF-Bpy-Co的光催化析氧表观量子产率(AQY)为0.466%.此外,CTF-Bpy-Co可实现连续析氧40 h,总析氧量可达到180μmol.为明确单位点钴在光催化OER中所起的重要作用,采用相同钴含量的不同形式钴基粒子(游离的Co^(2+),Co,CoO,Co_(2)O_(3)和Co(OH)_(2))作为助催化剂引入CTF-Bpy骨架中进行对比.结果发现,配位的CTF-Bpy-Co表现出最好的光催化析氧效果,表明单位点钴在光催化OER中具有较大的优势.采用密度泛函理论研究了CTF-Bpy-Co的差分电荷密度,并结合上述实验结果提出了CTF-Bpy-Co光催化OER的机理:在可见光激发下,CTF-Bpy-Co光催化剂产生了光生电子和空穴,然后光生电子和空穴被分离并转移到光催化剂与水之间的界面.差分电荷密度证实了电子主要分布于三嗪位点周围,被Ag^(+)迅速捕获生成Ag纳米颗粒;空穴主要分布在Bpy-Co附近,单位点钴可以作为空穴的捕获中心,迅速将Co^(2+)氧化为更高价态的Co^(3+),并与界面上的水分子发生氧化反应产生氧气回到基态,完成整个光催化分解水反应循环.综上所述,为了解决光催化OER的瓶颈问题,本文提出了在催化剂中引入单位点金属助催化剂的策略,显著提升了光催化析氧性能.本研究也为实现更高效的无牺牲剂条件下的光催化全解水提供参考.

摘要：为改善有机B-N添加剂的水解稳定性,在分子结构中引入含氮官能团,设计合成一种新型含氮杂环类有机B-N添加剂,利用四球式摩擦磨损试验机考察其在菜籽油中的摩擦学性能,并利用X射线吸收近边结构光谱(XANES)分析摩擦表面B元素的化学形态。研究表明:所合成的有机B-N添加剂不仅具有高水解稳定性,而且在菜籽油中具有较好的抗磨性能;有机B-N添加剂在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成了主要由B2O3组成的边界润滑膜,从而提高菜籽油的抗磨性能。