[发明专利]用于掠入射XAFS方法的样品台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于掠入射XAFS方法的样品台。

背景技术

X射线全反射是研究表面问题的重要手段，利用X射线全反射方法包括全反射X射线荧光光谱、全反射X射线光电子谱、全反射X射线衍射以及全反射与吸收谱的结合。

掠入射XAFS(GIXAFS)是一种X射线吸收精细结构谱(XAFS)与X射线全反射相结合的实验方法。1984年，S.M.Heald首次利用探测有更高敏感度的荧光信号实现了掠入射XAFS方法的研究。目前，很多同步辐射装置都发展了GIXAFS方法，例如日本Spring-8同步辐射装置、美国斯坦福同步辐射装置(SSRL)、欧洲同步辐射装置(ESRF)、劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源装置(ALS)等。

对于纳米量级的薄膜样品，采用入射角为45°的普通荧光XAFS时，基底信号远远大于来自于样品的信号，背底强度非常大。实验上探测到的X射线主要包含来自样品的元素特征谱、入射X射线产生的弹性散射例如瑞利散射和非弹性散射例如康普顿散射，以及周围环境带来的背景散射。瑞利散射和康普顿散射是XRF(X射线荧光)分析中本底的来源。当平行或准平行X射线束以小于全反射临界角掠入射到光滑表面上时，将出现全反射现象，这时X射线透入样品的深度仅有纳米量级，因而我们可利用全反射现象，通过精确调整X射线的入射角度来控制入射深度及探测的区域，避免穿透到基体从而带来噪声信号，极大地降低来自于基底的信号强度；另外，掠入射条件下入射波和反射波会产生干涉，形成垂直于样品表面的驻波场，增强了激发光的强度，即增强了样品的荧光信号。也就是说，掠入射XAFS方法利用了X射线在全反射临界角附近穿透深度较小的特点，采用荧光探测模式，在显著增强样品信号的同时，降低了背底噪声，提高了信噪比。这正是掠入射XAFS方法区别于常规XAFS方法的关键之处。

表面敏感度与X射线的穿透深度密切相关，当X射线的入射角度小于全反射临界角时，穿透样品表面的深度可到几个纳米；入射光的穿透深度随着掠入射角的增加而增加，通过改变掠入射角，可以实现一定范围内的深度分辨。在硬X光波段采用掠入射结合荧光探测技术进行XAFS研究可大大地改进对表面的敏感性。当入射角小于某个临界值时，X射线可以在两种介质的界面上发生全反射，可以进行界面结构的研究。掠入射XAFS可以得到一般表面探测方法无法得到的深层交界面结构信息和研究掠入射衍射无法研究的稀释和无序体系。掠入射XAFS方法是研究表面和界面现象中十分有利的工具，可以给出所选元素的键长、配位数和无序度等局域结构信息，其应用范围非常广泛，例如薄膜生长、金属间相的信息、表面氧化过程等。

现有的用于掠入射XAFS方法的样品台，通常包括由上至下依次连接的样品支架、第一角位台、第二角位台、旋转台、升降台和平移台，其中旋转台和平移台分别由与一控制系统相连的电机控制，但无法对样品的旋转角度和平移位置实时反馈并及时调整(即无法实现闭环控制)，因而无法精确控制X射线的穿透深度，不利于开展表面及薄膜样品的相关研究工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于掠入射XAFS方法的样品台，能够对样品的旋转角度和平移位置实现闭环控制，从而精确调整X射线的穿透深度，提高表面及薄膜样品掠入射XAFS谱的采集信噪比。

基于上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于掠入射XAFS方法的样品台，包括由上至下依次连接的样品支架、第一角位台、第二角位台、旋转台、升降台和平移台，所述旋转台和平移台分别由与一控制系统相连的电机控制，所述旋转台和所述平移台上分别设有与所述控制系统相连的光栅尺。

所述旋转台上的光栅尺为圆光栅尺。

所述平移台上的光栅尺为直线光栅尺。

所述第一角位台、第二角位台和升降台分别由手动控制。

所述第一角位台、第二角位台和升降台上分别设有锁紧机构。

所述第一角位台、第二角位台和旋转台分别带有旋转轴，所述三个旋转轴两两垂直。

所述样品支架的侧表面与所述旋转台的上表面垂直。

本发明的用于掠入射XAFS方法的样品台，通过分别设于旋转台和平移台上的光栅尺向控制系统反馈旋转台的旋转角度和平移台的平移位置，从而对样品的旋转角度和平移位置实现闭环控制，进而精确调整X射线的穿透深度，提高了表面及薄膜样品掠入射XAFS谱的采集信噪比。

附图说明

图1是本发明的用于掠入射XAFS方法的样品台的坐标系示意图，其中空心箭头代表X射线的入射方向；