刘俊 姜其立 帅麒麟 李融武潘秋丽 程琳† 王荣‡

1) (北京师范大学核科学与技术学院,射线束技术教育部重点实验室,北京 100875)

2) (北京市辐射中心,北京 100875)

3) (北京师范大学物理学系,北京 100875)

为同时实现微米量级待测区域和毫米量级待测区域的物相分析,以及对表面不平整样品准确的物相分析,本实验室结合X射线衍射技术、CCD相机成像技术和毛细管微会聚X光调控技术,研制了一款能根据待测区域大小自适应调节照射X射线束斑直径的点光源X射线衍射仪Hawk-II,其主要组成包括X射线源系统、六维联动运动系统、CCD相机、X射线探测系统和基于LabVIEW的软件控制系统.为验证设备的可行性,对表面不平整的人民币五角硬币进行分析,发现Hawk-II测得的衍射图与标准PDF卡基本一致,而帕纳科X-Pert Pro MPD测得的衍射图最大偏移角度高达0.52°.对清代红绿彩瓷白釉和表面镀Cu,Fe的纳米材料采用不同直径的X射线束进行分析,发现白釉的晶体分布较为均匀,而纳米材料的表面镀膜不均匀.应用Hawk-II分析一片西汉青铜,根据其锈蚀点的大小自适应调节照射X射线束斑直径,从而实现了物相的精确分析.由分析结果可知,Hawk-II不仅拥有准确分析不规则样品的能力,而且拥有从微米级到毫米级待测区域的物相分析能力,并兼具能量色散X射线荧光分析功能,在诸多领域具有广泛的应用前景.

1 引 言

X 射线衍射 (X-ray diffraction,XRD)是一种标准的测量物质物相结构的分析方法[1-3].随着自然科学各个领域的发展,X射线衍射技术在满足常规物相结构分析的条件下,还向微区物相结构分析的方向发展,如分析地学中单颗粒矿物、大气单颗粒物或古陶瓷的颜料等[4,5]；……