高速原位二维X射线衍射仪
Xvero-5200系列
从静态物相确认到动态结构追踪,Xvero-5200 通过高速二维衍射采集能力,帮助研究者捕捉材料在真实工况下的结构演化过程,让相变、取向、界面与失效机制从推断走向证据。
从静态物相确认到动态结构追踪,Xvero-5200 通过高速二维衍射采集能力,帮助研究者捕捉材料在真实工况下的结构演化过程,让相变、取向、界面与失效机制从推断走向证据。
X 射线源产生高亮度光束穿透单晶或多晶样品,满足布拉格定律(2dsinθ=nλ)的衍射光在空间中形成衍射图案并被二维探测器平面截取。其中,单晶样品多表现为有取向的点,而多晶样品则多表现为无取向的衍射环(德拜 - 谢乐环)。
通过解析衍射斑点、衍射弧与衍射环的位置及强度分布,即可精准测定晶格常数,完成物相的定性与定量分析;对衍射环及衍射弧开展方位角积分,便可进一步测定织构、残余应力等微观结构参数。该方法对弱信号样品具备较高灵敏度,支持大批量样品的高通量筛选。
XRD5200 配备了高性能微聚焦 X 射线源 (Cu 靶),并通过耦合多毛细管透镜技术,产生高亮度、低发散度的 X 射线束。该技术在低功率下即可提供极高的光子通量密度,显著提升对弱衍射信号的探测能力,并有效缩短数据采集时间,十分有利于高速电池原位XRD 测试及表面敏感的掠入射 (GIXRD) 表征。

Xvero-5200 由微聚焦 X 射线源产生 X 光束,经聚焦光路、镍片和可配置狭缝后照射样品。样品台可支持多维(X,Y,Z,α)调节,通过改变样品台的倾斜角度 α 可使 X 射线以不同的角度入射。衍射信号由二维混合光子计数器采集,其前置光挡用于阻断直射光,整体通过精密位移台实现光路对准。

搭载多毛细管光路,凭借超大立体接收角实现光束汇聚叠加,输出 5.0×10⁹ph/s (Cu Kα) 高亮度点光源。无需依托同步辐射大装置,实验室即可完成高精度二维衍射。

| 参数对比 | 其他固定靶点光源 | 国仪量子 | 同步辐射 |
|---|---|---|---|
| 靶材 | 铜靶 | 铜靶 | / |
| 光学部件 | Montel 镜 | 多毛细管(平行/聚焦) | 掠入射反射镜 |
| 准直度 | 0.05° | 0.20° /2.0° | <0.03° |
| 光子通亮(ph/s) | 1.0x10⁸ | 3.0x10⁸/5.0x10⁹ | 10¹¹~10¹³ |
| 光斑大小/直径 (mm) | 0.5 | 0.5 | 0.1-0.5 |
优势:超高动态范围,助力高精度定量分析,同时解析材料相组成、织构取向及结晶度信息,大幅缩减采集时间,极高空间分辨率,实现“零暗噪声”和高信噪比

| 项目 | 指标 |
|---|---|
| 像素尺寸 (W × H) | 70 μm×70 μm |
| 模块尺寸 (W x H) | 40 mm×80 mm |
| 像素阵列格式 (W x H) | 576 像素 ×1152 像素 =663552 像素 |

.webp)

左侧为原位 XRD 二维等高线图,其横轴为衍射角 (2θ),纵轴对应充放电时间,直观地展示了电池材料在充电放电 (即脱嵌钠) 过程中的晶体结构变化。右侧为充放电电压曲线图,和左侧图中 (004) 和 (602) 等特征衍射峰的演化趋势形成了精确对应。图中用黑色虚线方框高亮了关键的相变突变区间 (即 Na,到 Na₀.₆之间的结构转变),有助于深入解析材料的多步结构演变机制与具体电化学反应行为 (如充放电曲线中的阶段 II) 之间的联系。

与钠电池类似,左侧充放电曲线与右侧原位 XRD 等高线图直观揭示了该锂电池的反应机理。在充放电过程中,LiFePO₄的特征衍射峰 ( 如 25.5°附近的 (111) 晶面和 30°附近的 (121) 晶面 ) 并未发生连续的偏移,而是表现出原有峰减弱、新峰增强的 " 此消彼长”现象。这证明在锂离子脱嵌时,材料内部发生了旧相消失与新相生成的交替,遵循典型的两相相变机制 ( 即 LiFePO₄与 FePO₄的共存与转化 ),而非固溶体反应。

对于水系锌电池,其原位图谱在低角度 (2θ ≈ 9° ) 处呈现出显著的周期性“亮灭”特征 ( 即衍射峰随充放电反复出现和消失 )。值得注意的是,随着循环周期的增加,该亮灭条纹的长度急剧缩短,直观地映射出电池极化的加剧。这种现象说明,表面沉淀反应的可逆性在逐渐恶化,使得活性物质参与电化学反应的效率下降,最终导致电池容量的快速衰减。

.webp)
从静态物相确认到动态结构追踪,Xvero-5200 通过高速二维衍射采集能力,帮助研究者捕捉材料在真实工况下的结构演化过程,让相变、取向、界面与失效机制从推断走向证据。
X 射线源产生高亮度光束穿透单晶或多晶样品,满足布拉格定律(2dsinθ=nλ)的衍射光在空间中形成衍射图案并被二维探测器平面截取。其中,单晶样品多表现为有取向的点,而多晶样品则多表现为无取向的衍射环(德拜 - 谢乐环)。
通过解析衍射斑点、衍射弧与衍射环的位置及强度分布,即可精准测定晶格常数,完成物相的定性与定量分析;对衍射环及衍射弧开展方位角积分,便可进一步测定织构、残余应力等微观结构参数。该方法对弱信号样品具备较高灵敏度,支持大批量样品的高通量筛选。
XRD5200 配备了高性能微聚焦 X 射线源 (Cu 靶),并通过耦合多毛细管透镜技术,产生高亮度、低发散度的 X 射线束。该技术在低功率下即可提供极高的光子通量密度,显著提升对弱衍射信号的探测能力,并有效缩短数据采集时间,十分有利于高速电池原位XRD 测试及表面敏感的掠入射 (GIXRD) 表征。


搭载多毛细管光路,凭借超大立体接收角实现光束汇聚叠加,输出 5.0×10⁹ph/s (Cu Kα) 高亮度点光源。无需依托同步辐射大装置,实验室即可完成高精度二维衍射。

| 参数对比 | 其他固定靶点光源 | 国仪量子 | 同步辐射 |
|---|---|---|---|
| 靶材 | 铜靶 | 铜靶 | / |
| 光学部件 | Montel 镜 | 多毛细管(平行/聚焦) | 掠入射反射镜 |
| 准直度 | 0.05° | 0.20° /2.0° | <0.03° |
| 光子通亮(ph/s) | 1.0x10⁸ | 3.0x10⁸/5.0x10⁹ | 10¹¹~10¹³ |
| 光斑大小/直径 (mm) | 0.5 | 0.5 | 0.1-0.5 |
优势:超高动态范围,助力高精度定量分析,同时解析材料相组成、织构取向及结晶度信息,大幅缩减采集时间,极高空间分辨率,实现“零暗噪声”和高信噪比

| 项目 | 指标 |
|---|---|
| 像素尺寸 (W × H) | 70 μm×70 μm |
| 模块尺寸 (W x H) | 40 mm×80 mm |
| 像素阵列格式 (W x H) | 576 像素 ×1152 像素 =663552 像素 |
高亮度微焦点 X 射线光源,逐点采集样品不同位置 二维衍射花样,实现微米尺度结构非均匀性可视化表征。



左侧为原位 XRD 二维等高线图,其横轴为衍射角 (2θ),纵轴对应充放电时间,直观地展示了电池材料在充电放电 (即脱嵌钠) 过程中的晶体结构变化。右侧为充放电电压曲线图,和左侧图中 (004) 和 (602) 等特征衍射峰的演化趋势形成了精确对应。图中用黑色虚线方框高亮了关键的相变突变区间 (即 Na,到 Na₀.₆之间的结构转变),有助于深入解析材料的多步结构演变机制与具体电化学反应行为 (如充放电曲线中的阶段 II) 之间的联系。

与钠电池类似,左侧充放电曲线与右侧原位 XRD 等高线图直观揭示了该锂电池的反应机理。在充放电过程中,LiFePO₄的特征衍射峰 ( 如 25.5°附近的 (111) 晶面和 30°附近的 (121) 晶面 ) 并未发生连续的偏移,而是表现出原有峰减弱、新峰增强的 " 此消彼长”现象。这证明在锂离子脱嵌时,材料内部发生了旧相消失与新相生成的交替,遵循典型的两相相变机制 ( 即 LiFePO₄与 FePO₄的共存与转化 ),而非固溶体反应。

对于水系锌电池,其原位图谱在低角度 (2θ ≈ 9° ) 处呈现出显著的周期性“亮灭”特征 ( 即衍射峰随充放电反复出现和消失 )。值得注意的是,随着循环周期的增加,该亮灭条纹的长度急剧缩短,直观地映射出电池极化的加剧。这种现象说明,表面沉淀反应的可逆性在逐渐恶化,使得活性物质参与电化学反应的效率下降,最终导致电池容量的快速衰减。

.webp)