纳秒时间分辨X射线激发发光实验方法在上海光源BL14W1线站实现

2014/07/11 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:

近日,在中国科学院上海应用物理研究所束线控制组、加速器物理组、XAFS组以及苏州大学孙旭辉课题组相互合作下,基于上海光源BL14W1线站XEOL(X Ray Excited Optical luminescence)实验装置,在国内同步辐射装置上首次实现了纳秒时间分辨X射线激发发光光谱(Time-Resolved XEOL)实验方法。 

上海光源是第三代同步辐射光源,其高亮度、储存环电子束团的脉冲时间结构以及同步辐射X射线能量连续可调等特点,为TRXEOL实验技术的实现提供了良好的基础。整套TRXEOL实验装置由定时系统、光谱仪系统和核电子学系统三部分组成。TRXEOL实验技术是利用同步辐射X射线脉冲激发样品,在其后200ns左右的时间间隔内测量、记录并分析样品发光衰减过程。该技术,通过调节同步辐射X射线的能量,选择性地激发样品中不同的元素,进而可以确定样品的发光中心,与发光产额的XAFS方法相结合,可以进一步确定发光材料中发光体的局域结构,为深入理解发光材料的发光行为提供重要的研究手段,特别是对研究具有复杂结构的发光材料,例如:纳米半导体材料、稀土闪烁材料、有机电致发光材料(OLED)、分子指示剂(生物研究中的光学标记和其他的软物质)等发光材料的发光机理,具有非常强大有效的作用。这些材料在光电器件、传感、平板显示、医学标记等很多领域都有广泛的应用。 

 

 

 

 TRXEOL实验装置实物图

单束团时间结构图 

  

储存环电子束团填充情况

为了实现纳秒量级时间分辨率的TRXEOL技术,解决了两个关键问题:其一,储存环电子束团实现了混合填充模式。加速器物理组在有限的机器研究时间内,经过紧张调试,实现了一种混合填充模式(5mA单束团和225mA多束团,单束团前后的时间间隔约220ns),该模式已经达到基本实验要求。既能够提供满足要求的单束团及其前后的时间间隔,束流强度又能够保证其它光束线站正常运行;其二,标定了储存环的时间结构以及精确地确定了样品的发光时间,定时系统是上海光源主定时系统在光束线站的延伸,提供的同步触发脉冲信号与单束团产生的X射线脉冲通过延时在样品点同步,同步精度可达6ps 

TRXEOL实验方法的实现得到了973项目纳米材料的同步辐射表征技术、加拿大光源T.K.sham教授的大力支持 (材料与能源部 供稿)



ZnO
样品不同时间窗口的时间分辨XEOL 

    

相关新闻