收藏本站
《中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)》 2016年
加入收藏

多通道X射线吸收精细结构谱数据采集系统应用研究

陆瑞游  
【摘要】:上海光源属于第三代同步辐射光源,其电子束能量为3.5GeV,首批建成的XAFS(X-ray Absorption Fine Structure)线站是学科领域覆盖面最广,用户群体最庞大的线站之一。每年申请XAFS线站机时的用户众多,然而大概只有1/4的用户通能过申请。为了在短时间内解决这个问题,线站工作人员需要更加高效地去利用的机时。多通道实验技术可实现多至几百个样品之间的自动切换,并依次进行扫描测试,可节省大量的机时。在过去20年里,多通道技术已在优化催化剂、反应动力学测试、光谱学如红外光谱(infrared spectroscopy)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X射线荧光(X-ray fluorescence)、荧光显微镜(fluorescence microscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)等方面得到广泛应用。然而,上海光源XAFS线站尚未建立多通道实验方法。本文在广泛调研了国内外相关线站的多通道XAFS技术的基础上,开展了基于上海光源XAFS线站EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)系统的多通道XAFS数据采集系统的研究。此论文的主要内容如下:1.基于XAFS线站的EPICS系统,搭建多通道XAFS数据采集系统装置。此装置除了常规XAFS应用到的装置外(实验大平台、白光狭缝、探测器、激光准直器等)还包括8通道的样品架、一个二维样品台、基于EPICS系统的样品台电机控制系统相关设备等。2.基于EPICS系统的多通道XAFS数据采集系统软件设计。EPICS系统中核心的部分是其输入输出控制器(Input/output Controller,IOC)。多通道XAFS数据采集系统中包含两个输入输出控制器。一个关于二维样品台自动控制,即电机的输入输出控制器,其中的主要工作是数据库(database)的编写。输入输出控制器中数据库描述了相关设备的状态及其控制参数。另一个计数器的输入输出控制器,其中包括数据库、StreamDevice和启动脚本等文件。StreamDevice支持EPICS下以“字节流”进行数据交换的设备(如RS-232、RS-485、GPIB、TCP/IP等)。这部分工作已由BL14W1线站的工程师完成,在多通道XAFS数据采集系统中输入相应的过程变量(Process Variable)名即可获得计数器中的数据。本文选用CSS(Control System Studio)编辑图形用户界面。CSS可安装于多种操作系统环境下,保证数据有效传输,能与EPICS系统无缝连接。此外,本文还选用了JavaScript编辑脚本,用来描述(1)扫描模式选择;(2)XAFS数据采集;(3)样品切换;(4)循环扫描等。3.最后以一组催化剂样品对这套系统进行了测试,采集到的XAFS数据质量很高,XAFS图谱平滑没有明显的毛刺。进一步分析X射线吸收近边结构(X-ray Absorption Near Edge Structure,XANES)白线峰,发现不同样品中Ce的氧化态有差别,这与常规XAFS方式测得的结果一致。不仅如此,测试完16个样品所花费的时间(160min)明显少于常规方式测试的时间(250min),证明了系统有效可靠。而且如配有合适的装置,可将此系统用于荧光模式下多通道XAFS数据采集和多通道原位XAFS数据采集实验中。
【关键词】:多通道 X射线吸收精细结构 实验物理与工业控制系统 数据采集系统
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O434.19
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-10
  • 第一章 绪论10-16
  • 1.1 同步辐射XAFS10-11
  • 1.2 多通道实验方法11-12
  • 1.3 多通道方法在XAFS技术中的应用12-14
  • 1.4 论文工作的提出及主要内容14-16
  • 第二章 基于EPICS的多通道XAFS数据采集系统的设计与实现16-36
  • 2.1 总体方案设计16-17
  • 2.2 基于EPICS的多通道XAFS数据采集系统硬件设计17-21
  • 2.2.1 二维电机运动控制系统硬件设计17-20
  • 2.2.2 数据采集硬件设计20-21
  • 2.3 基于EPICS的多通道XAFS数据采集系统软件设计21-34
  • 2.3.1 软件环境搭建21-22
  • 2.3.2 多通道XAFS数据采集系统软件框架22-23
  • 2.3.3 二维样品台电机控制控制系统输入输出控制器23-26
  • 2.3.4 多通道XAFS数据采集系统的实现26-29
  • 2.3.5 图形用户控制界面设计29-34
  • 2.4 本章小结34-36
  • 第三章 多通道XAFS数据采集系统在线测试36-44
  • 3.1 系统在线搭建与调试36-38
  • 3.1.1 控制系统设备搭建36-37
  • 3.1.2 系统调试37-38
  • 3.2 在线测试38-40
  • 3.3 Cu-Ce样品测试结果分析40-41
  • 3.4 本章小结41-44
  • 第四章 结论与展望44-48
  • 参考文献48-52
  • 发表文章52-54
  • 致谢54-55

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 陈庆龄;组合化学在催化领域中的应用[J];石油学报(石油加工);2005年03期
2 韩闯,杨盛昌;高通量筛选技术及其应用[J];生物技术通报;2005年02期
3 朱曾惠;组合化学——一个新兴的化学领域[J];化工新型材料;1999年06期
4 徐洪杰;新一代同步辐射光源及其应用[J];核物理动态;1996年04期
5 何多慧;同步辐射光源的发展和展望[J];强激光与粒子束;1990年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周扬;薛正莲;秦艳飞;赵世光;刘艳;;24孔板培养活跃链霉菌合成那西肽条件的优化[J];中国抗生素杂志;2015年05期
2 梁传晖;王玉丹;杜国浩;邓彪;谢红兰;肖体乔;;同步辐射X射线图像对比度增强算法研究[J];光学学报;2015年03期
3 李萌;刘明;徐刚领;高凯;饶春明;岳俊杰;王军志;;重组抗肿瘤抗病毒蛋白的三维结构预测及其与受体的相互作用分析[J];药物分析杂志;2014年12期
4 胡秀虹;刘少友;苟体忠;黄剑;;拓展微生物源抗生素资源的方法研究新进展[J];凯里学院学报;2014年03期
5 程松;郭婧澜;丁银环;王开正;;精神分裂症患者血清特征多肽及其鉴定的研究[J];检验医学与临床;2014年01期
6 胡悦立;孙玉绣;李妍;;荧光探针组合技术研究进展[J];现代化工;2013年08期
7 张易;李佳;钟娟;邱德文;杨秀芬;;96孔板高通量选育嗜线虫致病杆菌高产帕克素菌株[J];中国生物防治学报;2013年03期
8 胡经阳;严春琳;朱彦;高秀梅;;高内涵筛选应用于中药现代化的前景展望[J];天津中医药大学学报;2013年02期
9 陈柱文;冯学轩;邓桂海;潘春春;孔松芝;;天然化合物抗肿瘤活性研究[J];中国医学创新;2013年03期
10 杨玉兰;姜文侠;刘琦;孙瑞雪;;甲硫氨酸氨肽酶高通量微型化检测方法的建立[J];食品与发酵工业;2012年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 任军,冯杰,孙冬梅,李文英,谢克昌;组合化学在多相催化领域中的应用[J];工业催化;2002年06期
2 焦家俊;合成化学新概念——组合化学[J];化学世界;2002年04期
3 李雪辉,黄仲涛,王乐夫,张美英;组合催化技术研究进展[J];石油化工;2001年12期
4 王林,李鲁,王升启;用组合化学方法优选高效催化剂[J];分子催化;2001年02期
5 朱敏,袁倬斌;组合化学——一种新兴的化学领域[J];化学研究与应用;1998年04期
6 王哲清;组合化学知识问答[J];中国医药工业杂志;1998年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩德培;低功耗红外线多通道遥控电路[J];华中师范大学学报(自然科学版);1993年04期
2 艾国祥,胡岳风;多通道双折射滤光器——Ⅲ.多通道头及多通道望远镜[J];Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics;1987年04期
3 邹宝娟;;多通道水中油污染在线监测系统的研究[J];科技信息;2012年36期
4 方志刚,葛列众;多通道模糊指称及其可用性研究[J];计算机应用研究;2000年05期
5 赖涛;董臻;梁甸农;;多通道/多波束星载SAR实现高分辨宽测绘带成像综述[J];遥感信息;2011年01期
6 郭青伟;;多通道广播监测系统[J];辽宁师专学报(自然科学版);2011年01期
7 董海杰;王景敏;管晖;尚丙兰;吕楠;;多通道智能化同位素料位计的研究与设计[J];河南科学;2007年06期
8 郭红英;高雁;;多通道同步数据采集器设计[J];大学物理实验;2012年02期
9 赵申东;唐劲松;蔡志明;;多通道运动声呐混响仿真[J];舰船科学技术;2007年04期
10 刘冀成,商黔林,薛凌飞;多通道高速同步并行采样系统的设计[J];成都大学学报(自然科学版);2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范迪;曹茂永;梁慧斌;孙农亮;;一种多通道对准的时序配合方法及其应用[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
2 胡刘洋;胡善清;龙腾;;多通道高速数据采集系统设计[A];第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2012年
3 赵锐;王亚海;李龙;;多通道宽带实时信号滤波系统软件的设计与实现[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
4 赵前程;丁兴号;邓善熙;;用双标准件标定多通道灵敏度的方法研究[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
5 王智伟;顾瑞英;刘咸定;;变地域暖风机多通道空气流动数值模拟[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(2)[C];2004年
6 申宁馨;彭承琳;;多通道表面等离子体子共振传感器的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
7 李健;;多通道自动协调加载系统发展研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
8 延昊;吴门新;刘桂青;李娟;;利用MODIS的多通道信息估计中纬度降雨[A];中国气象学会2006年年会“卫星遥感技术进展及应用”分会场论文集[C];2006年
9 赵玉刚;陈章位;;多通道实时信号分析及应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
10 刘茂国;丁丹;王豫生;;多通道信号采集系统设计[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 杨桃丽;星载多通道高分辨宽测绘带合成孔径雷达成像处理技术研究[D];西安电子科技大学;2014年
2 朱思衡;CMOS多通道接收机通道间耦合问题及关键模块研究[D];北京理工大学;2014年
3 崔冬;多通道脑电信号建模及同步分析[D];燕山大学;2011年
4 屈有山;多通道光学成像系统数据处理技术的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
5 周雷激;基于多通道光纤模式滤光检测的新型化学与生物传感理论与应用研究[D];湖南大学;2002年
6 张丹;基于稳态诱发电位的多通道选择性注意研究[D];清华大学;2010年
7 孙鑫;可见光多通道目标探测技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
8 贾正森;井—地DERT与IP联合探测接收系统关键技术及方法研究[D];吉林大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段明虎;基于多通道迭代结构的新型伺服控制系统研究与实现[D];长安大学;2015年
2 张琳;基于STM32与CPLD的多通道控制系统研究[D];西南交通大学;2015年
3 邹涛;基于FPGA数字控制的多通道并联PFC技术研究[D];闽南师范大学;2015年
4 邓创;基于多通道学习的肢体运动功能康复辅助游戏研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 黄屹超;面向老年人的多通道握力采集分析系统的设计与实现[D];浙江大学;2015年
6 鲁纯;一体化多通道变频器的研究与设计[D];电子科技大学;2015年
7 李世龙;4GSPS多通道高速数据采集模块硬件设计[D];电子科技大学;2014年
8 刘颖;多通道数字化谱仪设计[D];电子科技大学;2015年
9 罗劼夫;光传送网开销封装和多通道分发研究及逻辑设计[D];电子科技大学;2015年
10 张晨洋;多通道校正关键技术研究与实现[D];电子科技大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026