中能X射线发射谱仪- Brimstone

中能X射线发射谱仪- Brimstone


Brimstone是一款高性能中能X 射线发射谱仪。该设备采用创新的光学几何结构,无需同步辐射光源,即可在实验室内获得同步辐射级品质的中能X射线发射谱(XES),计数效率亦达到同步辐射实验水平。

Brimstone能量分辨率可达0.5eV,性能远超传统波长色散型 X 射线荧光光谱(WD-XRF)等设备,适合SPCl 等数十种元素形态分析等前沿高端科研场景,广泛用于电池材料、催化剂、环境科学、土壤与地质样品、半导体材料及能源材料等研究领域。

- X射线源:X射线光管(Pd/W)

能量范围:2-5 KeV

罗兰圆尺寸:10 cm

能量分辨率(E/ΔE):~4000 (0.5 eV @ 2 keV)

布拉格角范围:48-79 °

样品轮:多位样品轮

软件:Python

检测极限:ppm浓度

案例1: Brimstone表征锂电正极材料的阳离子空位激活硫阴离子氧化还原


加州理工 Kimberly A. See 团队以富锂金属硫化物 Li₂TiS₃ 为模型体系,研究阳离子空位对阴离子氧化还原反应的作用机制。(J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, 20951.)

图1.  ZnS、Na2SO4 以及TiS3 的S Kα XES 谱图


案例2:Brimstone表征储能材料,揭示黑磷锂离子电池负极反应机制


孙学良院士报道了一种高性能黑磷/石墨/碳纳米管复合负极材料(BP/G/CNTs),研究其储锂反应机制。(Adv. Mater.,  2021, 2101259。)

图2. BP/G/CNTs 的非原位(a) 放电和 (b) 充电过程P Kα XES 谱图。


案例3:Brimstone表征InP量子点表面缺陷与磷氧化状态


研究人员利用Brimstone表征 P Kα 和 Kβ 的X 射线发射光谱研究 InP 量子点中的表面磷缺陷及氧化问题。(Chemistry of Materials, 2018, 30, 6377。)

图. InP, TOPO以及Na2HPO4的P Kα 和 Kβ 的X 射线发射谱




Kα谱图:化学价态判断


Kβ谱图:直接探测价电子结构


可测试能量元素

部分发表文章举例:

1. J.Am.Chem.Soc., 2024, 146(30): 20951-20962.

2. J. Anal. At. Spectrom., 2023, 38(5): 1125-1134.

3. Adv. Mater., 2021, 33(35): 2101259.

4. J. Phys. Chem. A, 2020, 124(26): 5415-5434.

5. Chem. Mater., 2018, 30(18): 6377-6388.

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