一、简介
北京同步辐射高压实验站用于研究物质在极端条件下（目前包括高压、高温）的结构和性质。实验站主要具备金刚石对顶砧高压装置（DAC）、X射线衍射系统、Raman光谱测量系统以及激光加温系统。DAC技术可以获得100 GPa以上的样品压力，激光加温系统可以在DAC中提供3000K以上的样品温度。X射线衍射包括能量色散、角度色散、径向衍射等多种方法，结合Raman光谱测量，可以在高温高压下研究物质的压致结构相变、状态方程、熔化曲线、强度、弹性、织构等。
图1 角色散衍射实验 图2 能量色散衍射实验方法与激光加温结合
图3 径向衍射实验 图4 高压Raman实验系统
二、压强产生原理
压强的基本原理公式为：P=F/S。如图5所示，在高压实验中，通过挤压上下两颗金刚石，从而使样品处于高的压强环境。
图5 压强原理产生示意图
三、研究方法
1、能量色散衍射实验方法
入射光为白光，能量范围在5-35keV。样品的衍射信号由高纯锗固体探测器采集。可以探测物质在高压下的结构相变信息以及状态方程等。
2、角色散衍射实验方法
入射光为单色光，能量范围为10-25keV，常用的能量为20keV。样品的衍射信号由Mar345成像板收集。可以探测物质在高压下的结构相变、状态方程等，是目前高压站的主要实验方法。
能量色散衍射实验、角色散衍射实验方法与激光加温方式结合，可以得到样品在高温高压条件下的各种信息，比如结构变化、熔化曲线等。
3、径向衍射实验方法
在前面两种实验方法中，金刚石对顶砧的压力轴与X射线衍射面的法线垂直；在径向衍射实验方法中，压力轴与X射线衍射面的法线成一定夹角。入射光可以是白光或者单色光，下面的图6、图7中展示了入射光为单色光时，常规X射线衍射与径向衍射实验方法的工作原理。径向衍射实验方法可以用于探测物质在高压下强度、弹性、织构等信息。
图6 角色散衍射实验方法原理图
图7 径向衍射实验方法原理图
4、高压Raman实验方法
Raman实验方法可以探测物质在高压下的结构变化信息，为X射线衍射实验方法提供辅助探测手段。
四、光源参数
4W2是由Wiggler插入件引出光源，该Wiggler为一个真空内多极电磁扭摆器，具体的光源参数参见下表。
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4W2 Wiggler参数 | |
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周期数 |
11 |
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周期长度 |
0.15m |
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磁极间隙 |
14-120mm |
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峰值磁场强度 |
1.5T |
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临界能量 |
7.48keV |
五、样品处光源参数
能量范围：10-25 keV（单色光） 5-35 keV（白光）
能量分辨率（ΔE/E）：7×10-4 @ 20 keV
光通量（photons/s）：1.2×109 @ 20 keV
光斑尺寸（H×V）：26×8 μm2
六、主要设备
1、金刚石对顶砧压腔（Diamond Anvil Cell，简称DAC）
2、充氩装置
3、长焦显微镜
七、联系方式
李延春 副研究员 电话：010-88235981，Email：liyc@ihep.ac.cn
杨栋亮 副研究员，电话：010-88235981，Email: yangdl@ihep.ac.cn
