论文部分内容阅读
硬X射线微探针光束线站是上海光源首批建造七条光束线站中唯一一条微探针光束线站,提供微束X射线吸收精细结构(μ-XANES),微束荧光分析(μ-XRF),微束衍射(μ-XRD))等实验方法,广泛适用于生物、地质、环境、材料科学等领域的研究。各种实验方法都需要对相应的设备进行运动控制和数据采集,所以实验站运动控制和数据采集系统是光束线站建设中不可或缺的内容。目前国际上很多光束线站都采用EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)实现电机运动控制和数据采集系统,上海光源也基于EPICS软件平台实现加速器控制系统以及光束线控制系统,由于实验方法需要联动光束线被控设备,所以硬X射线微探针光束线站决定基于EPICS平台实现运动控制和数据采集系统。但是目前国内还没有用EPICS实现实验站控制和数据采集的先例,论文工作克服重重困难,终于在硬X微探针实验站成功实现了基于EPICS的运动控制和数据采集系统,受到用户的一致好评。该系统的成功实现,不仅很好地完成了实验站建设的任务,而且有助于推动基于EPICS的数据采集在国内的应用。
第一部分工作完成了实验站运动控制和数据采集的基本框架,实现了μ-XANES,微束荧光成像,μ-XRD的基本实验方法。具体完成了基于分布式控制系统EPICS构建硬X微探针光束线站的运动控制和数据采集硬件架构,形成VME系统为主,其他系统为补充的硬件结构。搭建EPICS运行环境;移植与开发系统中各个设备在EPICS下的驱动,构建基于VME系统的硬IOC,linux环境下的软10C,这步是最重要且最困难的步骤;开发上层运行软件,完成用户界面以及特定功能的脚本文件;实现采集数据的存储以及数据预处理。该框架可扩展性强,为以后实验方法的完善、新增都奠定了良好的基础。
第二部分工作基于以上构建的运动控制和数据获取平台,集成运动控制,光强探测,荧光探测等功能,实现了世界领先的X射线快速扫描(on-the-fly)微束荧光成像方法。用快速扫描X射线荧光成像法扫描了标准镍网,以及微量元素Cu,Zn,K,Fe在样品老鼠脾内的分布,结果显示该方法不但在速度上有了极大的提高,而且获得了高质量的元素分布图像。