粉光小角散射线站--中国科学院高能物理研究所

【粉光小角散射线站】
负责人：默广，mog@ihep.ac.cn
试用课题（PILOT proposal）联系人：默广，mog@ihep.ac.cn

【科学目标Scientific Scope】
粉光小角散射线站将为广大用户提供X射线小角散射（SAXS）相关的实验测试。SAXS技术通过测量X射线经过样品后在小角度范围内的散射强度分布，提供样品内纳米尺度的粒度、形状、尺寸分布、周期性、分形等全面结构信息。因SAXS技术通过曝光式采集，采集时间可随着光通量的增大而减小至毫秒甚至微秒量级，所以适宜物质纳米尺度的结构特征的动态变化，称为纳米科学、结构生物学和软物质科学等领域不可或缺的分析工具。另外，SAXS对样品的适用范围较宽且制备简单，样品状态可以是液体、粉末、薄膜甚至可以是它们的混合体。SAXS测试一般不具有破坏性，可反复使用或供其它测量使用。
为能满足广大用户的常规的测试需求，粉光小角散射系统追求建设一个结构简单、稳定性高、通量高、统计性好、多功能SAXS线站。系统整体设计概述：由真空外波荡器产生细束基波辐射（8-12keV），能量带宽1.5%，（这种准单色光称为粉光），它被水平偏转和准直后照射到样品上，散射信号被安置于光路内的SAXS、WAXS和USAXS探测器分别接收，获得不同角度范围的散射信号。

【主要参数】

1. 光子高通量：约10¹⁵cps，适宜弱散射信号和动态散射探测。

3. 聚焦模式多：可提供聚焦光斑在不同位置的多种聚焦模式。

对于快速的变化过程，可提供毫秒量级时间分辨（T-SAXS）的动态散射探测。

插入件：插入件是传统经典的真空外波荡器IAU25，基波能量为8~12 keV。

光束线：为保持高通量的优势，部分实验可直接利用波荡器产生的准单色光作为入射光。对于能量分辨率(角分辨率)要求较高的实验，可以通过后续添加可移入移出单色器来弥补。

实验站：相机管道长度23m，配备3台Eiger 探测器，分别用于原子尺寸（广角），纳米尺寸（小角）和微米尺度的测量。

小角站目前配备自制的高温环境、低温环境，双向拉伸机，四向拉伸机，原位液相成核生长等样品环境。

序号	用途	型号	探测角度	像素尺寸	频率
1	WAXS	Eiger 4M	5-50	75µm×75µm	100Hz
2	SAXS	Eiger 4M	0.04-6	75µm×75μm	100Hz
3	SAXS	Eiger 1M	0.004-0.4	75µm×75μm	2000Hz

小角站配备离心机，冷却水循环机，球磨机、移液器等制样设备。

Daisy-SAXS由Python编写的面向小角散射实验的数据处理软件，提供了图像导入、预览、预处理、光斑中心校准、mask生成、方位角积分、相似性判断、guinier拟合、BIFT拟合、分子宽度计算、结果可视化等模块，支持tiff和HDF5等格式的数据处理。Daisy-SAXS提供了基于Jupyter生态的Web 前端用户界面，部署在HEPS 交互式计算 Torch 平台上，用户可以在实验站上通过部署的瘦终端借助Daisy-SAXS访问实验数据，并调用HEPS计算资源进行小角散射数据处理。

SAXS是研究物质微观结构和形态特征的一种技术和方法，研究的对象远大于原子尺寸的结构，从纳米量级甚至到微米量级，所以涉及的样品范围很广。总得来讲，SAXS研究对象主要有纳米材料，介孔材料，生物大分子，高聚物等。


扩展阅读：
·第一轮试用课题（PILOT proposal）申请