易谱仪器

秉持着让XAFS走进每个实验室的理念,合肥光源专家推出了全新的X射线吸收精细结构谱仪

易谱仪器

简介
长久以来,X射线吸收精细结构谱 (XAFS)只能在各个同步辐射光源上测试。由于光源机时有限,无法满足众多科研工作者的测试需求。而近些年,XAFS数据已成为了顶级期刊的“标配”,致使越来越多课题组需要XAFS测试。秉持着让XAFS走进每个实验室的理念,合肥光源的老师推出全新的X射线吸收精细结构谱仪——易谱精细结构吸收谱仪。
细节
  1. 不依赖于长程有序结构,可用于非晶态材料的研究;

  2. 不受其它元素干扰,可对同一材料中不同元素分别研究;

  3. 对样品无破坏,在大气环境下测试,可进行原位测试;

  4. 不受样品状态影响,可测量固体(晶体、粉末),液体(溶液、熔融态)和气体等;

  5. 能获得配位原子种类、配位数及原子间距等结构参数,原子间距精确度可达0.01A。


  • 描述


1小时内完成1%含量样品测试;
4.5-20 keV,可扩展至25 keV;
≥4,000,000 photons/sec@7~9 KeV;
实现3d,5d,稀土元素过渡金属 XAFS 测试;
8位或以上进样装置;
配置Mo靶/W靶,软件控制自动切换;
具有10寸触摸操作屏;
可选配双罗兰圆结构,XAFS模式下无需切换光源,由定制的2.0 kW/3.0kW专用X射线光源产生双束X射线,采用双罗兰圆和双单色器提供两个不同能量单色的X射线对同一样品中2个不同金属元素同时进行表征,可同时分析两个金属元素的局域结构信息;
X射线源:进口X射线源,可产生多束X射线,可定制集成其他X射线方法学。

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Foil测试谱图

台式X射线吸收精细结构谱仪(XAFS)是一种先进的实验室设备,能够在常规实验环境中实现高精度的X射线吸收精细结构分析。其应用领域广泛,涵盖多个科学和工业领域,以下是其主要应用领域及具体案例:

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1. 能源存储与电池材料

台式XAFS谱仪在能源存储领域,尤其是锂离子电池(LIB)材料的表征中发挥了重要作用。通过X射线吸收近边结构(XANES)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS),可以研究电池材料在充放电过程中元素的氧化态变化、配位环境及结构演变。例如:

锂离子电池正极材料:通过XANES分析,可以监测镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)等过渡金属元素在充放电过程中的价态变化,优化电池性能19。

锂硫电池:XAFS技术可用于研究硫化物沉淀和活性物质的利用情况,预测电池容量。

2. 催化科学

台式XAFS谱仪在催化领域的应用主要体现在催化剂材料的构效关系研究和反应机理解析上:

单原子催化剂:通过XAFS技术,可以精确分析催化活性中心的配位结构和价态变化,揭示催化反应的微观机制。

原位催化反应监测:结合定制原位反应池,XAFS可以实时监测催化反应过程中催化剂的结构变化,为催化机理研究提供数据支持。

3. 环境科学与地质学

台式XAFS谱仪在环境毒理学和地质学中的应用主要体现在元素价态分析和污染物形态研究上:

重金属污染分析:例如,通过XAFS技术可以分析土壤或水体中铬(Cr)、砷(As)等元素的价态,评估其毒性和迁移性19。

矿物与地质材料:XAFS可用于研究矿石中元素的配位环境和化学状态,为矿产资源开发和地质研究提供支持17。

4. 纳米材料与功能材料

台式XAFS谱仪在纳米材料和功能材料的表征中具有独特优势:

量子点与纳米颗粒:通过XAFS和X射线发射谱(XES)技术,可以分析纳米材料中元素的价态和表面缺陷,例如InP量子点中磷(P)元素的价态分析111。

陶瓷与复合材料:XAFS可用于研究材料中元素的配位结构和化学键特性,优化材料性能。

5. 放射化学与核材料

台式XAFS谱仪在放射化学领域的应用主要体现在放射性元素的价态和配位环境分析上:

铀(U)和铈(Ce)的价态分析:通过XAFS技术,可以研究核材料中放射性元素的化学状态和配位结构,为核废料处理和安全评估提供数据支持19。

6. 生物与医学领域

台式XAFS谱仪在生物医学领域的应用主要体现在生物大分子和药物材料的表征上:

蛋白质与酶的结构研究:通过XAFS技术,可以分析金属酶中活性中心的配位环境和电子结构,揭示其催化机制。

药物载体与纳米药物:XAFS可用于研究药物载体中金属元素的价态和释放行为,优化药物设计。

总结

台式X射线吸收精细结构谱仪凭借其高灵敏度、高分辨率和无需同步辐射光源的优势,在能源、催化、环境、材料、放射化学和生物医学等多个领域展现了广泛的应用前景。其能够提供原子尺度的结构信息,为科学研究和工业应用提供了强有力的技术支持。

技术参数


ePr XAFS 500  X射线吸收谱仪

能量范围

4.5keV-20keV,可扩展至25kev

能量分辨率

XANES: 0.5-1.5 eVEXAFS:1.5-10eV,重复能量偏移≤30meV,无需重复单色仪校准

X射线源

水冷式X射线源,最大高压50kV,最大电流60mA,最高功率3kW

光通量

≥4×106 photons/sec@8keV

可测元素

3d过渡金属K边,5d过渡金属L

单色器晶体

曲率半径为0.5m,直径0.1m,表面误差PV<5μm;球面弯曲晶体配置预对准校正支架,能够实现快速更换

氦气腔体

在光路上配备氦气腔体,减少空气对X射线吸收,氦气腔体采用异形优化结构,在不同布拉格角度(5585度)实现氦气通路比例大于80%X射线通过效率>50%@5keV

调节机构精度

能量扫描最小步长0.1 eV

观察窗

机身配备观察窗,可观察仪器内部结构,观察窗采用高密度、高透明的铅玻璃做防护,铅玻璃厚度12 mm,有效观察面积>6000 cm2,运行过程中可以直接从窗口观察到样品测试情况

X射线泄漏率

距离设备5cm范围内测试时<0.5μSv/hr

自动化控制

设备实现全自动化控制,自动实现自动多点采集和多样品数据采集,配置XAFS专属8位样品自动切换样品轮

探测器

高精度硅漂移检测器探测器,铍窗厚度25μm,有效探测面积150mm2,能量分辨130eV@Fe55 peak,配低散射配件,有效降低无效噪声80 %以上

保护装置

X射线防护罩、状态指示灯、安全标志,具备紧急停机按钮和过载保护功能,确保操作安全,内置多级报警系统,包括辐射泄漏、超温、真空泄漏等报警功能


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