上海光源BL14W1線站透射XAFS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)升級(jí)

劉泓舟 李 季 顧頌琦 蘇曉智 梅丙寶 姜 政 劉 志

1（上?？萍即髮W(xué) 上海 201210）

2（中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

3（中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

4（中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院上海光源科學(xué)中心 上海 201204）

BL14W1 線站全稱為X 射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜（X-ray Absorption Fine Structure spectroscopy，XAFS）光束線，是上海光源首批建設(shè)的7 個(gè)光束線站之一，可以采用透射XAFS 實(shí)驗(yàn)方法、熒光XAFS實(shí)驗(yàn)方法、時(shí)間分辨XAFS 實(shí)驗(yàn)方法［1-2］、掠入射XAFS 實(shí)驗(yàn)方法和X 射線發(fā)射譜實(shí)驗(yàn)方法［3］等。該線站的用戶數(shù)量眾多，機(jī)時(shí)很緊張，許多用戶反映在規(guī)定的機(jī)時(shí)內(nèi)無(wú)法完成足夠的數(shù)據(jù)采集。在二期線站建成投入使用前，提升采譜效率成為BL14W1 線站急需解決的問(wèn)題，需要對(duì)現(xiàn)有線站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。目前包括BL14W1線站在內(nèi)的大部分建成較早的光束線站都是應(yīng)用電壓頻率轉(zhuǎn)換和計(jì)數(shù)器（V/F-Counter）模式對(duì)電離室進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的直接數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）只能做到10 bit的分辨率，而V/F可以通過(guò)延長(zhǎng)積分時(shí)間來(lái)達(dá)到更好的分辨率［4］。現(xiàn)在的ADC 已經(jīng)可以做到16 bit 分辨率，而想要達(dá)到同樣的分辨率，V/F 轉(zhuǎn)換需要至少1 s 的積分時(shí)間。在縮短單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)采集時(shí)間的情況下，ADC 比V/F 在分辨率上更有優(yōu)勢(shì)。所以我們決定將線站的V/FCounter 數(shù)據(jù)采集設(shè)備更換為以16 bit 分辨率ADC芯片為基礎(chǔ)的分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)。除了提高一次透射XAFS 采集的效率外，我們還針對(duì)更換樣品的操作流程在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中進(jìn)行了優(yōu)化。因?yàn)樵诰€站的采譜過(guò)程中，每測(cè)完一個(gè)樣品就需要先關(guān)光，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)棚屋，然后手動(dòng)更換樣品，再進(jìn)行對(duì)光操作，之后才能進(jìn)行下一個(gè)樣品的測(cè)試。這些工作的完成至少需要10 min，降低了線站的工作效率。所以決定將線站的手動(dòng)樣品架更換為可以自動(dòng)換樣的XAFS 測(cè)試多樣品架，一次最多可裝載12 個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品，大大提高了采集效率［5］。

基于上述的透射XAFS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)升級(jí)的硬件，線站的軟件系統(tǒng)主要由兩部分組成：分別是基于美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory，LANL）和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory，ANL）等聯(lián)合開(kāi)發(fā)的EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）的光束線控制系統(tǒng)和使用美國(guó)NI 公司的LabVIEW編寫(xiě)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)［6］。電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制采用上海光源統(tǒng)一的EPICS 軟件平臺(tái)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)的底層驅(qū)動(dòng)，上層的實(shí)驗(yàn)邏輯和面向用戶的操作界面采用LabVIEW 軟件平臺(tái)。本文介紹了利用LabVIEW 編寫(xiě)并依托分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)以及XAFS測(cè)試多樣品架這兩個(gè)全新設(shè)備所設(shè)計(jì)的透射XAFS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1 新老硬件設(shè)備簡(jiǎn)介及比較

BL14W1線站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件升級(jí)分為兩部分：第一部分為用分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)代替原有插件式V/F-Counter數(shù)據(jù)采集設(shè)備；第二部分為用XAFS測(cè)試多樣品架代替原有單孔樣品架。

1.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

BL14W1 線站原有的透射XAFS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件主要由電流放大器、V/F模塊（V2F100）、計(jì)數(shù)卡（NCT08-01）、NIM 機(jī)箱、計(jì)算機(jī)組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。電離室出來(lái)的弱電流信號(hào)在經(jīng)過(guò)電流放大器放大后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，先經(jīng)過(guò)V/F 模塊由電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，再通過(guò)計(jì)數(shù)卡讀取頻率信號(hào)，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C 端完成采集［1，7］。本文的硬件升級(jí)工作主要將圖1中虛線部分的V/F 模塊、計(jì)數(shù)卡和NIM 機(jī)箱替換為分布式數(shù)采節(jié)點(diǎn)。

圖1 BL14W1線站新老數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)對(duì)比圖Fig.1 Hardware structure comparison diagram of new and original data acquisition system of BL14W1 line station

分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)是用于多路數(shù)據(jù)采集的新型分布式節(jié)點(diǎn)設(shè)備，可以直接讀取電壓信號(hào)和編碼器信號(hào)。它采用了4 路ADC 采集通道，并具備16 bit 的分辨率；采樣率軟件可編程，最高可達(dá)2 MS·s-1；采用了多路計(jì)數(shù)器，一路ABZ編碼器。該設(shè)備開(kāi)放了底層系統(tǒng)，提供設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用層支持，這使得用戶在使用該設(shè)備時(shí)更加輕松簡(jiǎn)便。該設(shè)備將ADC、計(jì)數(shù)器等模塊集成在1.34 dm3的模塊內(nèi)，可以代替原系統(tǒng)的V/F 模塊、計(jì)數(shù)卡、NIM 機(jī)箱部分，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件體積相比之前縮小近10倍，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)站空間，特別適合空間狹小的實(shí)驗(yàn)站。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遇到故障需要排查或者進(jìn)行設(shè)備維護(hù)時(shí)，該設(shè)備相比之前系統(tǒng)多部分相連的模式，大大降低了排查和維護(hù)難度，并且該設(shè)備的分布式特性，也更加易于其在線站其他棚屋的擴(kuò)展使用。同時(shí)該設(shè)備在保持了高性能的情況下，成本要遠(yuǎn)低于原數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

1.2 樣品架

目前所使用的樣品架為普通單孔直立式樣品支架，只有一個(gè)樣品孔位，每次換樣時(shí)需進(jìn)入到棚屋內(nèi)，手動(dòng)撤下樣品臺(tái)換樣，換樣后需再次執(zhí)行將光斑對(duì)準(zhǔn)樣品的操作，開(kāi)關(guān)棚屋門(mén)的操作和人工對(duì)焦的方式大幅降低了采譜效率。

XAFS 測(cè)試多樣品架（SH-XAFS-MS12）為北京中研環(huán)科科技有限公司與上海光源聯(lián)合定制的可旋轉(zhuǎn)型多樣品架，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。該樣品架有12個(gè)空位等角度間隔分布于轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)由閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)12 個(gè)樣品的快速精確定位。樣品面積一般為1~2 cm2，光斑尺寸為0.3 mm×0.3 mm，而樣品盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的誤差可以達(dá)到1 mm以下，完全可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。樣品架底部為三維位移臺(tái)，手動(dòng)可調(diào)節(jié)樣品臺(tái)垂直和水平方向位置，電動(dòng)可以旋轉(zhuǎn)方向調(diào)節(jié)樣品的孔位，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)光。樣品架的控制箱可通過(guò)外接電腦設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品架的程序控制。本樣品架具備控制精準(zhǔn)、換樣方便、裝配快捷等特點(diǎn)，可以幫助用戶節(jié)約更多的機(jī)時(shí)，提升線站的工作效率，為后續(xù)其他采集方法的改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。

圖2 XAFS測(cè)試多樣品架結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of XAFS test multi-sample rack

2 軟件系統(tǒng)

2.1 LabVIEW與EPICS通信方式

EPICS 系統(tǒng)可分為三個(gè)部分，分別是輸入輸出控制器（IOC）、通道訪問(wèn)模塊（CA）、操作員接口（OPI），以Client/Server 方式運(yùn)行，其中IOC 對(duì)應(yīng)Server，OPI對(duì)應(yīng)Client，每個(gè)IOC服務(wù)器包括多個(gè)通道和過(guò)程變量（Process Variable，PV）［8-10］。可以實(shí)現(xiàn)EPICS與LabVIEW通訊的方式有多種，比較常用的第一種是美國(guó)散裂中子源開(kāi)發(fā)的Shared Memory共享內(nèi)存方法，它提供了LabVIEW與EPICS的IOC接口，可以將LabVIEW中的變量同EPICS IOC中的過(guò)程變量相對(duì)應(yīng)，通過(guò)共享內(nèi)存的方法實(shí)現(xiàn)信息通訊［11］。但在實(shí)際使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)其存在操作過(guò)程復(fù)雜、對(duì)用戶不友好等問(wèn)題。第二種是使用NI公司提供的基于數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控模塊（Data logging and Supervisory Control，DSC）模 塊 的LabVIEW EPICS Client I/O Server，這種方式也是實(shí)驗(yàn)站原有數(shù)據(jù)采集軟件采用的通信模式。I/O Server 是一個(gè)完成應(yīng)用之間數(shù)據(jù)通信的共享變量插件，基于LabVIEW 的DSC 模 塊 運(yùn) 行。通 過(guò)I/O Server 的EPICS Server 和EPICS Client 可以實(shí)現(xiàn)共享過(guò)程變量在LabVIEW和EPICS之間傳遞，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信［12-13］。但在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該方法存在著可移植性差的問(wèn)題，當(dāng)需要在其他PC 上使用時(shí)，需要重新加載此程序模塊，而且該方法的使用是付費(fèi)的，會(huì)給線站的軟件升級(jí)帶來(lái)額外的開(kāi)銷(xiāo)。第三種是使用CALab工具包。CALab是一種輕量化、高性能、操作方便、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低、用戶友好的EPICS 與LabVIEW接口，完美地解決了上述兩種方法存在的問(wèn)題，并可以支持所有的EPICS 數(shù)據(jù)類型。它使用EPICS基礎(chǔ)庫(kù)的"Ca"和"Com"來(lái)提供通道訪問(wèn)功能，可以很好地解決過(guò)度依賴外部服務(wù)的問(wèn)題?；贑ALab 工具包的特點(diǎn)，本次透射XAFS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)升級(jí)在軟件升級(jí)上采用CALab 作為EPICS 和LabVIEW的通訊方式，這也是上海光源首次采用這種通訊方式來(lái)進(jìn)行兩個(gè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互。

2.2 分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)

以分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的透射XAFS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行在Windows 操作系統(tǒng)的電腦上。數(shù)據(jù)采集流程如圖3 所示，是基于步進(jìn)單色儀的步進(jìn)式的掃描模式。數(shù)采節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)線與電腦通訊，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，系統(tǒng)首先對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化操作，初始化操作的大致流程是：先發(fā)送指令使單色儀旋轉(zhuǎn)至起始能量點(diǎn)位，然后為分布式數(shù)采節(jié)點(diǎn)設(shè)置IP地址以及端口號(hào)，給兩個(gè)ADC通道發(fā)出使能信號(hào)，設(shè)置ADC 的量程，根據(jù)用戶的選擇設(shè)置采樣模式、采樣率，與EPICS通訊完成單色器位置的初始化。完成初始化后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出開(kāi)始工作指令，先判斷單色儀是否已經(jīng)穩(wěn)定，未穩(wěn)定先等待，穩(wěn)定后則開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。采集完一個(gè)能量點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定將單色儀轉(zhuǎn)至下一能量點(diǎn)，然后系統(tǒng)會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到該能量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)。同時(shí)利用CALab 工具包使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制單色儀轉(zhuǎn)動(dòng)的EPICS 系統(tǒng)通訊，從而讀取能量數(shù)據(jù)，繪制出實(shí)時(shí)的X 射線吸收譜圖。通過(guò)計(jì)算得到的吸收系數(shù)數(shù)據(jù)和讀取的能量數(shù)據(jù)以及I0、I1數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)保存在對(duì)應(yīng)的文件中，以供用戶后續(xù)分析使用。系統(tǒng)會(huì)一直重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到吸收譜采集完成。程序用戶界面如圖4所示，主要分為3個(gè)區(qū)塊：左上方的表格可以設(shè)置在不同能量區(qū)間的單色儀步長(zhǎng)及每一步積分時(shí)間，左下方的區(qū)域可以設(shè)置數(shù)采節(jié)點(diǎn)工作通道、采樣率、采樣模式、輸出文件等必須參數(shù)，右方區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，包括吸收系數(shù)數(shù)據(jù)及I1、I0數(shù)據(jù)［3，14］。

圖3 基于新設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件流程圖Fig.3 Software flow chart of data acquisition system based on new equipment

圖4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用戶界面Fig.4 Graphic user interface of data acquisition system

2.3 XAFS測(cè)試多樣品架軟件系統(tǒng)

XAFS測(cè)試多樣品架的驅(qū)動(dòng)和控制程序安裝在運(yùn)行Windows 操作系統(tǒng)的電腦上，樣品架的通訊采用了modbus串行通信協(xié)議［15］。控制程序啟動(dòng)后，首先進(jìn)行電機(jī)的初始化，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)以及modbus通信協(xié)議，依次向樣品架控制器發(fā)送起始速度、加速時(shí)間、減速時(shí)間、最大速度命令。程序用戶界面如圖5所示，初始化完成后，用戶可以根據(jù)具體需求在控制界面上選擇需要使用的樣品位，即點(diǎn)擊界面右方的1~12按鈕，系統(tǒng)會(huì)向樣品架控制器發(fā)送需要的總脈沖數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制樣品架，將用戶選擇的樣品位轉(zhuǎn)至正上方的光斑位置。用戶也可以選擇自動(dòng)模式，即點(diǎn)擊Start-up 按鈕，系統(tǒng)將會(huì)每隔相應(yīng)的時(shí)間向控制器發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)樣品位的指令，使樣品架按照指定的時(shí)間間隔自動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)12 個(gè)樣品位。當(dāng)用戶點(diǎn)擊復(fù)位按鈕，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送將樣品架1號(hào)位轉(zhuǎn)至正上方的命令。

圖5 樣品架控制軟件用戶界面Fig.5 User interface of XAFS test rack control software

2.4 自動(dòng)采譜程序

自動(dòng)采譜程序以兩個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的控制程序?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行編寫(xiě)，其基本邏輯如圖6 所示。首先對(duì)樣品架進(jìn)行初始化操作，之后程序會(huì)按照用戶指定的參數(shù)，對(duì)樣品架每一個(gè)裝有樣品的孔位按順序自動(dòng)進(jìn)行采譜操作。每一個(gè)孔位在采譜之前先進(jìn)行預(yù)掃，程序會(huì)根據(jù)預(yù)掃時(shí)的跳高自動(dòng)判斷該樣品是否符合采譜要求，我們?yōu)榱藵M足數(shù)據(jù)采集高信噪比的要求，將符合要求的跳高范圍設(shè)定為0.4~3［16］。如果跳高過(guò)低，導(dǎo)致信噪比低，不適宜用透射模式測(cè)量；如果跳高過(guò)高，則樣品可能過(guò)厚，導(dǎo)致后電離室接收到信號(hào)過(guò)小，容易造成譜圖的失真。篩選出符合要求的樣品進(jìn)行透射譜采集，不符合要求的樣品則直接跳過(guò)，直到采完所有樣品。程序用戶界面如圖7所示，第一個(gè)界面為基本參數(shù)的設(shè)置及實(shí)時(shí)的吸收譜顯示，第二個(gè)界面為每一個(gè)樣品點(diǎn)位的吸收邊、單色儀控制表格等參數(shù)的設(shè)置。自動(dòng)采譜系統(tǒng)的使用將會(huì)大幅提升線站多樣品采譜的效率。

圖6 自動(dòng)采譜程序流程圖Fig.6 Flow chart of automatic spectrum acquisition program

圖7 自動(dòng)采譜系統(tǒng)用戶界面Fig.7 User interface of automatic spectrum acquisition system

3 XAFS標(biāo)準(zhǔn)譜測(cè)試

為了比較新老設(shè)備在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中STDEV（標(biāo)準(zhǔn)誤差）的差異，在不放樣品的情況下，將能量固定為9 keV，令新老設(shè)備分別采集20 min 數(shù)據(jù)。用LabVIEW 標(biāo)準(zhǔn)誤差分析程序?qū)蓚€(gè)設(shè)備分別進(jìn)行分析，得到老設(shè)備的STDEV 值為0.000 43，新設(shè)備的STDEV 值為0.000 47，分析結(jié)果顯示，新老設(shè)備的STDEV 值基本一致。此結(jié)果驗(yàn)證了新設(shè)備有與老設(shè)備基本一致的優(yōu)異性能［3］。

為了檢測(cè)新硬件設(shè)備及其軟件系統(tǒng)的實(shí)際使用效果，在上海光源BL14W1 線站對(duì)Cu 箔進(jìn)行了XAFS 譜測(cè)試。實(shí)驗(yàn)樣品為7.5 μm 銅箔標(biāo)準(zhǔn)樣品，實(shí)驗(yàn)時(shí)，儲(chǔ)存環(huán)能量為3.5 GeV，電流放大器擋位為107V·A-1，單色儀模式為Si（111），單色儀能量變化范圍為8 784~9 779 eV。數(shù)采節(jié)點(diǎn)的采樣頻率為1 MHz，每一點(diǎn)的積分時(shí)間為0.5 s，共采集456 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

兩臺(tái)設(shè)備的歸一化XAFS 光譜及其R空間變換的對(duì)比分別見(jiàn)圖8。圖8中，Old為老設(shè)備所測(cè)曲線，New為新設(shè)備所測(cè)曲線。新老設(shè)備所測(cè)得的XAFS譜一致，驗(yàn)證了新設(shè)備的實(shí)用性。為了檢驗(yàn)新設(shè)備的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，在同樣的測(cè)試條件下，對(duì)新老設(shè)備各測(cè)試了4 組數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，兩臺(tái)設(shè)備的4 組XAFS 譜均保持一致，其中新設(shè)備4 組歸一化XAFS光譜及其K空間變換、R空間變換如圖9所示。分析兩臺(tái)設(shè)備在近邊部分（-20 ~ 60 eV）采集數(shù)據(jù)的差譜，老設(shè)備平均偏差為0.092，新設(shè)備的平均偏差為0.057，證明了新設(shè)備具有可重復(fù)性和穩(wěn)定性。

圖8 新設(shè)備與原設(shè)備采集的數(shù)據(jù)對(duì)比 (a)歸一化XAFS光譜，(b)XAFS光譜的R空間變換Fig.8 Comparison of data acquired by new equipment and original equipment(a)Normalized XAFS spectrum,(b)R-space transformation of XAFS spectrum

圖9 新設(shè)備采集的四組數(shù)據(jù) (a)歸一化XAFS光譜，(b)XAFS光譜的K空間變換，(c)XAFS光譜的R空間變換Fig.9 Four sets of data acquired by the new equipment (a)Normalized XAFS spectrum,(b)K-space transformation of XAFS spectrum,(c)R-space transformation of XAFS spectrum

為了驗(yàn)證自動(dòng)采譜系統(tǒng)能否在線站正常運(yùn)行，我們?cè)赬AFS 測(cè)試多樣品架上安裝了8 個(gè)含Mn 元素的樣品，分別為MnPc、Mn 標(biāo)樣，MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnCl2、MnO2和MnS，在相同測(cè)試條件下對(duì)自動(dòng)采譜系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果該系統(tǒng)成功篩選出1個(gè)不合格MnPc樣品，并成功采得7個(gè)不同元素標(biāo)樣的吸收譜，如圖10 所示。其中不合格的MnPc 樣品吸收譜為自動(dòng)采譜結(jié)束后單獨(dú)測(cè)試所得，該測(cè)試成功驗(yàn)證了自動(dòng)采譜系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

為了驗(yàn)證新老系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的效率差別，我們分別記錄了新老系統(tǒng)采集一個(gè)相同樣品的完整流程所需時(shí)間。由于無(wú)法保證兩設(shè)備采集吸收譜的分辨率完全相同，因此在本次測(cè)試中未測(cè)在相同分辨率下新設(shè)備中ADC 在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中帶來(lái)的效率提升，并把兩套系統(tǒng)的單點(diǎn)積分時(shí)間均設(shè)置為0.5 s。本次測(cè)試主要體現(xiàn)了優(yōu)化更換樣品操作流程帶來(lái)的效率提升，結(jié)果為新設(shè)備用時(shí)10 min 20 s，老設(shè)備用時(shí)21 min 3 s。該測(cè)試證明了新設(shè)備能讓線站的采譜效率大幅提升。

4 結(jié)語(yǔ)

上海光源BL14W1 線站為提升采譜效率，并在保證較高數(shù)據(jù)采集性能的同時(shí)降低成本，引進(jìn)了XAFS 測(cè)試多樣品架、分布式高精度數(shù)采節(jié)點(diǎn)兩臺(tái)新設(shè)備。本文以新設(shè)備為基礎(chǔ)搭建了一套新的透射XAFS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了基于新設(shè)備的透射XAFS 實(shí)驗(yàn)方法，并成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)篩選采譜的功能。經(jīng)測(cè)試，兩臺(tái)新設(shè)備的完美運(yùn)行滿足了線站的新要求，新系統(tǒng)的運(yùn)用大大提升了線站的采譜效率。通過(guò)對(duì)多種樣品高信噪比的XAFS 采集，說(shuō)明新設(shè)備及其控制系統(tǒng)以及自動(dòng)采譜系統(tǒng)已經(jīng)可以投入使用，將為整個(gè)線站的運(yùn)行帶來(lái)多方面的提升。

致謝感謝上海光源XAFS組對(duì)本工作提供的支持和幫助。

作者貢獻(xiàn)聲明劉泓舟：作為整個(gè)工作的主要人員參與并完成了本文章的所有工作；李季：參與樣品準(zhǔn)備，線站實(shí)測(cè)，數(shù)據(jù)處理，提供了物理方面的理論指導(dǎo)；顧頌琦：參與了文章的調(diào)研、方案制定、系統(tǒng)搭建，提供了工程技術(shù)方面的理論指導(dǎo)；蘇曉智：參與了XAFS 多樣品臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)工作，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了指導(dǎo)；梅丙寶：參與了線站實(shí)測(cè)工作，為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了意見(jiàn)；姜政：提供了整體思路和框架及理論知識(shí)的指導(dǎo)，指出本文章工作中存在的問(wèn)題；劉志：提供了思路和應(yīng)用方面的意見(jiàn)，為工作的進(jìn)行提供了經(jīng)驗(yàn)支持。