铁基超导体磁激发的共振非弹性X射线散射研究

在铁基超导材料中,超导电性通常起源于对反铁磁母体的载流子掺杂.随着掺杂量的增加,反铁磁长程序逐渐被抑制,超导出现并在反铁磁序消失的边缘达到最佳Tc.在最佳和过掺杂区域,虽然已经不存在任何反铁磁长程序,但仍然存在很强的反铁磁涨落.在铜氧化物和铁基高温超导体中,很多实验证据表明自旋为1的反铁磁涨落极有可能是超导电子配对的媒介,而驱动这一配对的则是电子间的反铁磁关联.因此,从实验上研究铁基超导体的磁激发谱及其对掺杂的依赖关系,获得反铁磁关联能等信息,对理解铁基超导的微观机制至关重要.在过去十几年中,非弹性中子散射(Inelastic Neutron Scattering,INS)在测定铁基超导材料中的磁激发方面发挥了主导作用.在过去十年中,共振非弹性X射线散射(Resonant Inelastic X-ray Scattering,RIXS),作为一种可以测量过渡族金属化合物中磁激发的实验技术,被用于铁基超导体中磁激发及其演化的研究.由于RIXS具有元素敏感、价态敏感、光通量高等优点,在铁基超导材料磁激发的相关研究中,发挥了独特的作用.本文从RIXS的特点出发,回顾了铁基超导体中磁激发的RIXS研究结果,讨论了RIXS在进行这些研究时表现出的优势和不足.通过这些讨论,本文强调了在铁基超导体元激发的研究中,利用RIXS独特优势的重要性.

共振非弹性X射线散射--一种新型的X射线谱学探测方法的介绍

文章对一种新型X射线谱学探测方法——"共振非弹性X射线散射"进行了介绍,对它的方法特点和优势以及在各个领域内的最新研究进展做了简要概括.

软 X射线共振非弹性光散射及其应用

软 X射线共振非弹性光散射是近年来随着高亮度第三代同步辐射出现而发展起来的光散射光谱技术 ,可以用于对多原子构成的分子、凝聚态物质进行位置选择的价电子态结构的研究。与 X射线光电子能谱 ( XPS)或紫外光电子能谱 ( UPS)相比 ,这一光谱方法由于测量样品激发后产生的散射 X射线 ,因而不仅可以获得表面的原子分子信息 ,而且可以用于研究样品体内或掩埋薄层的原子分子。同时这一方法的共振特性使得其可以进行灵敏的元素选择测量。本文将介绍这一光散射光谱技术及其在原子分子物理。

静态高压下氢的金属化研究与非弹性X射线散射技术

高压下氢的研究一直是高压物理实验和理论研究的热点,这源于人们对压致金属态—金属氢的追求。氢的压致金属化归根结底是氢的电子结构变化。在压力作用下,氢的电子结构会从低压下的宽禁带绝缘体转变为高压下的窄带隙半导体,最终成为超高压下带隙闭合的金属态。然而,多年来,由于实验条件所限,一直无法对氢的宽禁带带隙和电子结构进行直接实验观测。本文将介绍氢金属化实验技术方面存在的挑战和经历的发展,以及利用新近发展的基于同步辐射非弹性X射线散射技术首次对宽禁带固态氢带隙的研究和相关技术突破,并探讨其可能的发展趋势和方向。

轻基体中稀土氧化物的X射线荧光分析──非相干散射应用研究

本文通过研究轻元素的非相干散射机制，将非相干散射和特征线以散射归一化相结合计算表观浓度，利用强度校正模型和线性方程组的最小二乘法回归分析以及实验室标样，建立了轻基体之－Ｌｉ２ＣＯ３中少量Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３和Ｌｕ２Ｏ３的Ｘ射线荧光分析方法。本方法测定的精密度均优于４．０％，最佳的可达２．１％。这种定量分析方法具有准确、简便、快速和多元素同时测定等优点。

小角X射线散射表征非晶合金纳米尺度结构非均匀

表征纳米尺度结构非均匀对于理解非晶合金的变形、弛豫等动力学行为至关重要.受时空尺度限制,非晶合金纳米尺度结构非均匀的实验表征具有很大的挑战性.本文针对一种典型的锆基非晶合金,开展了同步辐射小角X射线散射原位拉伸实验.通过对散射曲线的定量分析,揭示了非晶合金在纳米尺度的非均匀结构图像.首先,Porod散射曲线呈现正偏离行为,表明非晶合金属于非理想两相散射体系,两相界面弥散且任一相内都存在电子密度涨落.基于散射曲线的Guinier定律分析,进一步揭示非晶合金中散射体形状远偏离球形,其特征尺度主要分布在0.8—1.6 nm之间,且在弹性变形阶段几乎不变.最后,通过Debye相关函数分析,发现这些纳米尺度散射体仅在1 nm之内存在强关联,符合非晶合金短程有序、长程无序的结构特征.研究结果表明非晶合金中存在具有复杂空间分布的纳米尺度非均匀结构.

利用瞬发γ射线法测量^(209)Bi的中子非弹性散射截面

在铅铋快堆、空间堆等先进反应堆中,铋作为冷却剂和慢化剂材料被大量使用,其中子核反应截面,尤其是中子非弹性散射截面的准确性对这些核装置的安全性和经济性等具有重要的影响。基于中国原子能科学研究院HI-13串列加速器瞬发γ射线实验平台,通过瞬发γ射线法测量了^(209)Bi在9.0、10.5和12.0 MeV 3个能点的中子非弹性散射截面。在相对于中子束30°、70°、110°和150°方向放置4个Clover探测器测量中子与样品相互作用产生的γ射线。实验采用相对测量,通过测量中子与^(48)Ti发生非弹性散射发射的983.5 keVγ射线的产生截面来确定^(209)Bi的截面。^(209)Bi金属样品的尺寸为∅50 mm×4 mm,参考样品为1块∅50 mm×1 mm的天然钛金属样品。将实验测量结果与已发表的实验数据、ENDF/B-Ⅷ.0、JEFF-3.3、JENDL-4.0、ROSFOND-2010和CENDL-3.1等评价库数据以及Talys 1.95程序默认参数的计算结果进行对比,发现趋势一致,9.0、10.5 MeV能点的测量结果与Talys 1.95程序的计算结果符合得更好,12.0 MeV能点的测量结果与ROSFOND-2010评价库数据符合得更好。

核磁共振、X射线小角散射以及计算机模拟相结合构建生物大分子复合物的结构模型（英文）

近年来,结构生物学研究越来越注重生物大分子复合物的解析,因为许多重要生物学过程都离不开复合物的参与.溶液核磁共振是目前重要的结构解析方法之一.X射线小角散射(SAXS)作为一种新的结构生物学实验手段,近年来发展迅速.SAXS能提供生物大分子复合物的较低分辨率结构信息,而核磁共振能解析复合物中各个亚基的原子分辨率结构.此外,通过核磁共振还能得到亚基之间的界面、取向以及距离信息.因此近年来通过计算机模拟,整合核磁共振和SAXS不同分辨率的结构信息,可以用来搭建生物大分子复合物的结构模型.该综述重点介绍这方面的研究进展.

薄膜生长的 X 射线非镜面散射研究

利用Ｘ射线非镜面散射方法，分析了不同氩气压下磁控溅射制备的Ｍｏ薄膜的微结构。实验与模拟计算表明：随着氩气压的增加，非晶层的密度减小，薄膜的表面粗糙度增大，相干长度减小。这一结果与异常辉光放电的溅射模型相符合。

共振非弹性散射光谱仪设计原理及性能测试

共振非弹性散射(RIXS)是一种研究分子、材料的电子结构的X射线光谱技术,其对光源、光谱仪都有着极为苛刻的要求。掌握先进RIXS光谱仪设计思想、使用方法、性能等对未来研究均具有重要意义。通过探究其设计思想,从光程函数理论方式出发并计算变间距光栅参数,逐一分析各像差项对最终成像结果影响;开发可见激光的非接触式测量方式测量电机编码与光谱仪部件角度关系,并验证该方式的有效性;在同步辐射实验站直接使用同步辐射X射线,对光谱仪成像分辨率进行标定,掌握光谱仪工作性能;最终将SHADOW模拟数据与实际探测数据进行对比,表明光谱仪安装调试满足设计及实验要求。

软X射线共振反射方法表征Sc/Si多层膜界面化合物成分的计算研究

Sc/Si周期多层膜是极紫外波段的重要材料,但膜层界面处材料原子间的扩散与化合反应严重影响了多层膜反射率。为了无损表征多层膜界面化合物的成分,利用软X射线共振反射的方法,研究了Sc/Si多层膜界面化合物成分。在Si的L吸收边附近,计算了不同周期厚度以及不同界面硅化物成分的Sc/Si多层膜的共振反射率。结果表明,界面硅化物成分不同的膜系在Si的L边处的反射率有明显差异,并且反射率随着膜层中Si化合反应的消耗而降低,证实了软X射线共振反射方法在亚纳米尺度下对化合物的成分进行无损分析的可行性,为后续的实验研究提供参考。

X射线质量吸收系数测量中一些问题的研究

作者采用能谱法及蒙特卡罗模拟计算方法,研究了影响测量X射线质量吸收系数的一些问题,并用等效原子序数进行了验证.

硫化锰电子结构的软X射线共振非弹性散射研究

利用软X射线共振非弹性散射谱(resonant inelastic soft X-ray scattering,RIXS)对3d过渡金属硫化物中的硫化锰(MnS)电子结构进行了研究.通过分析Mn2+的2p63d5→2p53d6→2p63d5二次光子过程,得到了共振非弹性散射谱中的两类非弹性峰,d-d电子跃迁和电荷转移(charge-transfer)跃迁.这两部分跃迁分别共振增强于L边附近及伴随峰附近.基于Hartree-Fock方法的多重态计算分别模拟了原子近似下和立方体Oh对称群下共振非弹性散射谱及吸收谱.计算得MnS实际晶体场10Dq值介于0.80eV—0.85eV之间.对MnS和MnOCT跃迁差异的讨论表明MnS较强的CT跃迁来源于其较窄的能隙宽度.

Ti-39Nb合金变形行为的原位同步辐射X射线衍射研究

本文利用原位同步辐射X射线衍射(SXRD)技术研究了一种亚稳β型Ti-39Nb合金的非线弹性变形行为。结果表明:当外加应力超过60 MPa时,合金开始出现非线弹性变形,此时合金发生应力诱发马氏体相变(SIMT)。因此,Ti-39Nb合金的非线弹性变形机制为SIMT。此外,加载过程中产生的马氏体衍射峰只出现在同步辐射衍射环的特定角度,即与加载方向成26.5°。这是因为<110>β晶向平行于加载方向的β相晶粒最先发生SIMT,且产生最大相变应变的马氏体变体优先形成。

金刚石压砧径向X射线衍射技术的评述

与金刚石压砧传统轴向X射线衍射技术相比,采用金刚石压砧径向X射线衍射技术更方便,且实验压力更高(大于100 GPa),获取的信息更多.以c-BC2N样品的高压原位同步辐射径向X射线衍射实验为例,说明了金刚石压砧径向X射线衍射技术的优越性.

(SO+2O)/Cu(100)NEXAFS谱反常共振峰结构的研究

利用多重散射团簇 (MSC)方法对 (SO + 2O) /Cu( 1 0 0 )的硫 1s和氧 1s近边X射线吸收精细结构 (NEXAFS)谱的理论分析和利用DV Xα 方法对该系统的团簇电子结构研究 ,揭示了该系统NEXAFS谱反常共振结构的物理起源 .SO和衬底的相互作用使π 分裂为二个轨道方向相互垂直的π 与衬底的耦合态 .NEXAFS谱的反常共振结构对应于 1s电子跃迁到这二个π

磁逆多光子非线性Compton散射的谱功率

相对论电子在强磁场中的磁逆Compton散射是一种重要的γ射线辐射机制。虽然对该问题的研究已有二十多年的历史,但对磁逆多光子非线性Compton散射谱功率的研究尚未见报道。本文采用电子与光子非弹性碰撞模型,首次给出了磁逆多光子非线性Compton散射的谱功率。

关联电子材料中磁激发的非弹性中子和X射线散射探测

在关联电子体系中,多种形式的磁性相互作用可能会诱导产生丰富的磁性基态,包括反铁磁莫特绝缘体、反铁磁洪特金属、量子自旋液体、低维量子磁体等.为了理解这些基态产生的微观机制及相关物理,首先需要测量其中的磁激发,通过对磁激发的动力学结构因子进行理论建模和分析可以获得其中自旋-自旋相互作用的详细信息.目前,人们已经发展了多种实验技术来测量磁性体系中的自旋动力学.在这些探测手段中,非弹性中子散射(Inelastic Neutron Scattering,INS)和共振非弹性X射线散射(Resonant Inelastic X-ray Scattering,RIXS),已经被证明是在大范围动量和能量空间中测量磁激发的最有力的、互补的两种实验手段.INS测量磁激发在理论和实验方面都已经发展得相当成熟,但实验中通常需要大量的单晶样品,而RIXS是一种正在快速发展的实验技术,最大的优点之一是可以测量包括薄膜和异质结在内的很小的单晶样品.在本文中,我们主要讨论了INS和RIXS在研究几类典型强关联材料时的比较和互补性.INS和RIXS结合将使我们能够测量包含低维材料在内的几乎所有磁性关联电子材料中的磁激发,进而促进这些材料中关键科学问题的最终解决.

非弹性散射理论和X射线的吸收

自伦琴发现x射线以来，人们对它的研究热情可谓水涨船高。时至今日，X射线不仅是我们医务工作者的好帮手，也是我们科学工作者的好伙伴。在自然科学领域，x射线谱是我们探究物质结构时极为重要的对照依据。然而对于x射线谱的解读，离不开对实验模型的理解。

上海光源IXS实验控制与数据采集系统设计

实验控制和数据采集系统是实现非弹性X射线散射(IXS)实验的重要组成部分。根据实验原理和要求,完成了一种基于SPEC和EPICS的控制和数据采集系统。通过设计和编写SPEC宏定义,采用由SPEC读取EPICS过程变量的方法,将EPICS平台下的硬件控制整合到SPEC软件中,实现了电机控制、光子探测、单色器能量扫描和样品扫描等功能,并在上海光源BL15U1首次成功完成IXS实验。