[发明专利]瞬态X射线衍射实验方法及其专用定位支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用瞬态X射线进行衍射实验的方法及其对背光靶和衍射靶进行定位的定位支架。可将该发明应用于瞬态(超快)X射线衍射的实验布局中，提高测量的精度和准确度。

背景技术

瞬态X射线衍射技术因其超短的X射线脉冲(脉宽为皮秒，飞秒等)，与固体原子、分子的自由振荡周期相当，对于科学家理解固体材料在极端压力、温度和应变率等条件下的动力学响应具有重要意义。该技术是认识微观物质世界的新手段，是打开极端条件凝聚态物理研究的新窗口，是沟通宏观与微观领域研究的桥梁。

研究冲击加载下的晶体的微观动态响应(晶格的弹性、弹塑性、塑性变形，固固、固液相变，超快熔化，材料的状态方程)等相关的物理化学特性，都涉及到物质结构性质的改变和原子的重排列，这些过程发生在飞秒的时间尺度上，与原子或者分子的自由振荡周期相当。X射线的波长正好与原子间距在同一个数量级上，在晶体中的穿透深度(微米)比可见光(亚微米)大一个数量级，可直接探测原子排列的动态过程，所以通常用X射线衍射技术进行诊断。在瞬态X射线衍射技术中，一直以来实验采用的是X射线在一个衍射靶(实验所研究的样品)上发生衍射，静态实验和动态实验需要两次实验才能完成。当我们需要研究常压情况下样品的内部结构情况时，即对衍射靶不给以冲击加载，进行静态实验，得到的是静态的衍射信号，该信号也可作为动态衍射实验的参考对比信号；当我们需要研究动高压情况下样品的微观动态响应特性时，对衍射靶给以冲击加载，进行动态实验，得到的是动态的衍射信号。但迄今为止，未见利用同一X射线衍射实验装置同时进行静态实验和动态实验的文献报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种利用同一X射线源同时进行静态实验和动态实验的实验方法及其对背光靶和衍射靶进行准确定位的定位支架。

本发明的基本思路是：在瞬态X射线衍射实验中，将两个衍射靶(晶体)设计成对称式，即两个衍射靶相对于背光靶靶面过靶心的法线来说是对称的，一个衍射靶不受冲击加载，进行静态实验，一个衍射靶受冲击加载(加载方式有气炮加载、激光辐照加载等)，进行动态实验，只要设计好背光靶与两个衍射靶之间的位置关系，可使两个衍射靶都满足布拉格衍射条件，使得X射线在两个衍射靶上发生衍射，获得同一种晶体的静态、动态衍射信号。当需要研究不同晶体时，可通过改变支架的臂长(将支架设计成可调臂长或用另外预备的适当支架)以使晶体的衍射满足布拉格条件，获得衍射信号。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种瞬态X射线衍射实验方法，包括一个带激光入口的真空靶室，设在真空靶室外的激光器；

真空靶室中，装有聚焦镜，设有背光靶定位点，背光靶定位点上固定有背光靶，设有衍射靶定位点，衍射靶定位点上固定有衍射靶，设有接收装置；

激光器产生的激光束从激光入口进入真空靶室，通过聚焦镜进行聚焦后直射到背光靶上，激光与背光靶相互作用产生特征X射线作为探测光，对衍射靶进行探测后产生衍射线，衍射线由接收装置接收；

其特征是：衍射靶定位点分为两个，分别为静态衍射靶定位点和动态衍射靶定位点，静态衍射靶定位点上固定有静态衍射靶，动态衍射靶定位点上固定有动态衍射靶；

用一束特征X射线作为静态衍射靶探测光，用另一束特征X射线作为动态衍射靶探测光，且一束特征X射线与另一束特征X射线对称分布在背光靶靶面过靶心的法线两侧，静态衍射靶定位点位于一束特征X射线的光路上，动态衍射靶定位点位于另一束特征X射线的光路上，静态衍射靶定位点与动态衍射靶定位点也对称分布在背光靶靶面过靶心的法线两侧；

设有两个接收装置，一束特征X射线对静态衍射靶进行探测后产生衍射线，衍射线由一个接收装置接收，另一束特征X射线对动态衍射靶进行探测后产生衍射线，衍射线由另一个接收装置接收。

一种用于本发明所述瞬态X射线衍射实验方法的专用定位支架，其特征是：真空靶室中固定有由横杆和竖杆构成的T形支架，竖杆一端垂直固定于横杆中心，背光靶定位点固定于竖杆另一端，且竖杆与背光靶靶面过靶心的法线同轴，静态衍射靶定位点和动态衍射靶定位点分别固定于横杆两端且与横杆中心等距离，即与背光靶靶面过靶心的法线对称。

进一步的方案是：在竖杆位于背光靶定位点与横杆中心之间的一段上固定有遮光板。