同步輻射高壓衍射技術(shù)

劉 景

（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所，北京 100049）

同步輻射是接近光速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。由于這種輻射最早是在電子同步加速器上觀察到的，因此被命名為同步輻射。同步輻射光源能夠產(chǎn)生、優(yōu)化并利用這種電磁輻射進(jìn)行科學(xué)研究，是目前世界上數(shù)量最多的大型科學(xué)裝置。同步輻射具備寬光譜、高亮度、低發(fā)散等優(yōu)異性能，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)、能源、環(huán)境等學(xué)科領(lǐng)域的研究中發(fā)揮了重要作用。在過去的幾十年，高壓極端條件下的科學(xué)研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，這在很大程度上得益于同步輻射光源和X 射線探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。目前，同步輻射光源已經(jīng)發(fā)展了多種適用于高壓研究的X 射線探測(cè)技術(shù)，如X 射線衍射、X 射線成像、X 射線光譜測(cè)量等。其中，X 射線衍射（XRD）是最基本也是應(yīng)用最多的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并且在未來高壓研究中仍會(huì)充當(dāng)重要的角色。高壓衍射技術(shù)可以研究單晶、多晶、納米晶和非晶材料的基本結(jié)構(gòu)和密度，研究壓力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)相變、狀態(tài)方程、彈性、流變和織構(gòu)等性質(zhì)。高壓衍射與加溫技術(shù)結(jié)合可以研究材料的溫壓相圖、p-V-T狀態(tài)方程、熔化曲線等。目前，在現(xiàn)有的同步輻射光源中，高壓X 射線衍射技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，包括金剛石壓砧（DAC）、大體積壓機(jī)和沖擊波加載條件。隨著同步輻射光源和X 射線探測(cè)器性能不斷提高，基于DAC的高壓衍射技術(shù)，從最初的能量色散衍射（EDXD）到角色散衍射（ADXD），發(fā)展了多種衍射方法，不僅擴(kuò)大了高壓晶體學(xué)的研究范圍，也使晶胞參數(shù)的測(cè)量精度和探測(cè)效率得到大幅提升。……