合肥先进光源(HALF)

1、线站简介

多尺度时空分辨共振相干散射线站覆盖软韧X射线波段,主要利用共振X射线散射(RXS)、X射线光子关联谱(XPCS)、共振弹性X射线散射(REXS)等技术,对样品的微观结构、化学分布、分子取向、动力学进行高时空分辨表征。

图1 线站布局图


线站包含三个实验站:软X射线散射实验站(SoXS)和韧X射线散射实验站(TeXS)主要研究对象为高分子、胶体、复杂流体、生物大分子和聚集体等软物质;量子材料散射实验站(QM-REXS)主要研究对象为超导材料、磁性材料等量子材料。

图2 SoXS和TeXS实验站

图片3.png

图3 QM-REXS实验站


2、关键参数

表1 线站关键指标

实验站

光子能量(eV)

能量分辨本领(RP)

通量@350mA@RP

(phs/s)

焦点光斑大小(μm2

其它功能

软X射线散射实验站(SoXS)

250-1500

>12000@400eV

>5×1012@400eV

~20×20

变温、拉伸、液流、电化学

韧X射线散射实验站(TeXS)

1500-4000

>12000@2470eV

>1×1012@2470eV

~30×30

常压环境

量子材料散射实验站(QM-REXS)

250-4000

>9000@867eV

>12000@2470eV

>2×1012@867eV

~50×50

低温、强磁场


3、科学目标


软物质:线站的SoXS和TeXS实验站可以利用RXS和XPCS等方法,结合变温、拉伸、液流输运、电化学等原位环境,对有机光伏材料、离子交换膜等新型高分子材料,以及生物大分子、大分子凝聚体、生物膜、囊泡等生物结构中的化学分布、分子取向、链段和畴动力学进行原位高分辨表征。

图4 软物质领域RXS和XPCS的应用案例

量子材料:线站的QM-REXS实验站可以利用REXS和XPCS等方法,结合低温和强磁场,对磁性材料中的磁畴、磁结构,超导材料中CDW和SDW等超晶格结构、以及这些结构的时间涨落进行原位高分辨表征。

图5 量子材料领域REXS和XPCS技术的应用案例


4、可为企业提供的服务

高分辨原位微观结构和动力学表征:有机光伏电池、离子交换膜、电池电极和电解液、生物膜、生物大分子、超导材料、磁性材料。


5、最新进展

线站设计已全部完成,束线已经完成加工,将于26年下半年开始现场安装。线站持续推进关键技术研发:

(1)5T原位超导磁铁

已经完成磁场测试和设备组装,即将出厂测试。

图6 超导磁铁设计图

(2)高通量散射表征关键技术

硬件方面,正在研发高通量薄膜样品制备装置、真空薄膜拉伸加热装置、高通量固体/液体样品传输装置、超高时间分辨率相干散射采集装置;软件方面,针对共振和相干散射两种新兴散射技术,分别开发了ScatterX和XPCS-Analyst两款专用数据处理软件。

图7共振和相干散射数据分析软件ScatterX和XPCS-Analyst运行界面


6、线站负责人:徐以会  yihuixu@ustc.edu.cn